SÝKLON TÝPÝ BÝR KURUTUCUDA KABAÐIN KURUMA DAVRANIÞININ ÝNCELENMESÝ

Transkript

1 Siklon Tipi Bir Kurutucuda Kabaðýn Kuruma Davranýþýnýn Ýncelenmesi!! " #$ $%'&() ( * +,) + -./ !!" SÝKLON TÝPÝ BÝR KURUTUCUDA KABAÐIN KURUMA DAVRANIÞININ ÝNCELENMESÝ Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER Fýrat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliði Bölümü 23279, Elazýð, TÜRKÝYE, (e-posta: eakpinar@firat.edu.tr, ybicer@firat.edu.tr), ÖZET Bu çalýþmada, kabaðýn kuruma davranýþý siklon tipi bir kurutucuda deneysel o olarak incelendi. Deneylerde, 60, 70 ve 80 C 'lik üç deðiþik hava giriþ sýcaklýklarý kullanýlýrken, seçilen kurutma havasý hýzlarý 1 ve 1.5 m/s idi. Deneysel sonuçlardan elde edilen kuruma hýzý-nem içeriði deðiþimi eðrileri lineer olmayan regresyon analiz kullanýlarak matematiksel olarak modellendi. Anahtar Kelimeler: Kurutma, konveksiyonel kurutucu, kabak, matematiksel modelleme, regresyon analizi INVESTIGATION OF DRYING BEHAVIOUR OF PUMPKIN IN A CYCLONE TYPE DRYER ABSTRACT In this study, the drying behaviour of pumpkin was experimentally investigated in a cyclone type dryer. In the experiments, drying air velocities selected were 1 and 1.5 m/s, while three different air inlet temperatures of 60, 70 and 80 o C were used. The curves of drying rate-moisture content obtained from the experimental results were mathematically modelled using non-linear regression analysis. Key Words: Drying, convection dryer, pumpkin, mathematical modelling, regression analysis 1. GÝRÝÞ Fazla miktarda üretilen tarýmsal ürünler hemen tüketilemediðinden dolayý dayanma süreleri çok kýsa olmaktadýr. Bu ürünlerin taze olarak saklanabilmesi bazý özel iþlemler sonucunda mümkün olabilmektedir. Tarýmsal ürünlerin tüketilme anýna kadar geçen süre içerisinde besleyici özelliklerini kaybetmeden ekonomik ömürlerinin uzatýlmasýna yönelik olan bu iþlemlerin baþýnda kurutma gelmektedir. Kurutma, meyve ve sebzelerin su niceliðini azaltarak, su aktivitesini düþürmek ve böylece biyokimyasal, kimyasal ve mikrobiyolojik bozulmalarý minimize etmek amacýyla ýsýtýlmýþ hava ile endüstriyel ölçekte uygulanan bir koruma metodu olarak tanýmlanmaktadýr (1).

2 160 G.Ü.-Fen Bil.Derg.,16(1): ,2003 /Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER Kurutma prosesinde amaç; gýdalarýn bozulmasýný önlemenin yaný sýra kaliteli ürün elde etmektir. Kaliteli ürün elde edebilmek kontrollü kurutmayý, kontrollü kurutma ise sýcaklýk ve nem kontrolünü zorunlu hale getirmektedir. Bu kontrolün yapýlabilmesi ise, sýcaklýk ve nem daðýlýmýnýn belirlenmesi ile mümkündür (2). Literatürde kurutma sýrasýnda hava sýcaklýðý, nem ve akýþ hýzý gibi kurutucu ortam koþullarý ile kurutulan materyale ait özeliklerin kuruma davranýþýna etkilerinin incelendiði ve modellemenin yapýldýðý araþtýrmalar mevcuttur (3-12). Ancak, kabaðýn kuruma davranýþýnýn incelendiði ve kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle modellenmesinin yapýldýðý çalýþmalara rastlanmamýþtýr. Diamante ve dið. (6) patatesin, Sarsavadia ve dið.(7) soðanýn, Özdemir ve Devres (8) fýndýðýn, Midilli (9) fýstýðýn, Yaldýz ve Ertekin (10), Doymaz ve Pala (11) üzümün, Panchariya ve dið. (12) çayýn ince sergide kuruma karakteristiðini farklý kurutma havasý özelliklerinde incelemiþlerdir. Deneysel verilere dayanarak elde ettikleri boyutsuz nem oranýnýn zamanla deðiþimini çeþitli modellerle açýklamaya çalýþmýþlardýr. Boyutsuz nem oranýnýn zamanla deðiþimini en iyi þekilde açýklayan modeldeki katsayýlara kurutma havasý özeliklerinin etkilerini çoklu regresyon yöntemiyle araþtýrmýþlardýr. Bu çalýþma siklon tipi bir kurutucuda, deðiþik kurutma havasý þartlarýnda kurutulan kabak örneklerinin kuruma davranýþý incelenmiþ ve kuruma hýzý ile nem içeriðinin deðiþimi üssel bir fonksiyonla modellenmiþtir. Bu modelin de kullanýlabilirliðini araþtýrmak için korelasyon katsayýsý (R), tahminin standart hatasý (RMSE), khi-kare ( 2), modelin modelleme yeterliliði (EF) deðerleri belirlenmiþtir. Kuruma hýzý-nem içeriði deðiþimi modelindeki katsayýlara kurutma havasý sýcaklýðý ve hýzýnýn etkisi çoklu regresyon yöntemiyle araþtýrýlmýþtýr. 2. DENEYSEL ÇALIÞMA Deney setinin þematik resmi Þekil 1'de gösterilmiþtir. Deneylerde siklon tipi bir kurutucu kullanýlmýþ, kabak örneklerinin ýsýtýlmýþ hava ile temasý, düz akýþ ortamý yerine dönel akýþ ortamýnda gerçekleþmiþtir. Dönel akýþ, havanýn kurutma odasýnýn alt kýsmýndan teðetsel olarak girmesi ile saðlanmýþtýr. Deneylerde kabak örneklerinin kuruma davranýþý iki farklý kurutma havasý hýzý (1 ve 1.5 m/s), üç farklý giriþ havasý sýcaklýðýnda (60, 70 ve 80 o C) incelenmiþtir. Kabak örnekleri 35 mm çapýnda 5 mm kalýnlýðýnda kesilmiþ ve kurutma iþlemi fileli tepsilerde yapýlmýþtýr. Tepsiler kurutma odasýna üç konumda yerleþtirilen pabuçlar üzerinde durmaktadýr. Tepsiler üzerine çapraz þekilde ince teller atýlarak, orta noktalarýna bir kanca yerleþtirilmiþtir. Tartým iþlemleri bu kancaya takýlan tellerle baðlantýlý hale getirilen teraziyle sürekli olarak yapýlmýþtýr. Tartým iþleminde tepsilerin kurutma odasýnýn cidarýna deðmemesine ve iyi bir dengeleme yapýlmasýna özen gösterilmiþtir. Siklon içindeki hava hýzlarýný ölçmek için 0-15 m/s ve 0-80 o C arasýnda ölçüm yapabilen, hem sýcaklýk hem de hýz deðerlerini okuyabilen TA-2 AIRFLOW markalý bir termal hýz ölçer kullanýlmýþtýr. Sýcaklýk tespitinde BS 4937 standardýnda J- tipi demir(+) Þekil 1. Siklon tipi kurutucunun þematik gösterimi 1- Kurutma odasý, 2- Tepsiler, 3- Terazi, 4- Gözetleme camlarý, 5- Ýç sýcaklýðý gösteren termometre, 6- Tartým çubuðu, 7- Kumanda panosu, 8- Termoelemanlar, 9- Dijital termometre ve kanal seçici, 10-Varýyak, 11- Isýtýcýlar, 12-Fan, 13- Yaþ ve kuru termometreler, 14- Klape, 15- Kanal

3 F E = D A = = D A C Siklon Tipi Bir Kurutucuda Kabaðýn Kuruma Davranýþýnýn Ýncelenmesi constantan(-) termo elemanlarý ve 20 kanallý Elimko 6400 elle kumandalý 0.1 o C hassasiyetli dijital termometre kullanýlmýþtýr. Deneylerde giriþ sýcaklýðý esas alýnmýþ ve bu sýcaklýðýn sürekli ayný deðerde kalmasý bir varýyakla saðlanmýþtýr. Aðýrlýk tespiti BEL marka 0.01 gram duyarlýklý maksimum 2000 grama kadar ölçüm yapabilen dijital bir terazi ile yapýlmýþtýr. Kurutulan ürünün baþlangýç ve son nem içerikleri METTLER marka infrared nem tayin cihazýyla belirlenmiþtir Ölçülen Deðerlerin Hata Analizi Deneysel çalýþma sonuçlarýnýn belirsizliðini etkileyen hata tiplerinin üç ana grupta toplamak mümkündür (13). Birinci olarak; deneyde kullanýlan araç ve gereçlerin imalatýndan kaynaklanan hatalar, ikinci olarak; sebebi genellikle kesin olarak bilinmeyen, ayný büyüklüðün tekrar okunmasý sýrasýnda ortaya çýkan sabit hatalar, üçüncü olarak; deney ve gereçlerinde rasgele elektronik salýnýmlardan, sürtünme etkilerinden vs. kaynaklanan rasgele hatalardýr. Siklon tipi kurutucuda yapýlan kurutma deneylerinde sýcaklýðýn, zamanýn, aðýrlýk kayýplarýnýn, hýzýn, havanýn neminin, ve örneklerin kuru madde miktarýnýn ölçülmesi sýrasýnda, hem sabit hatalardan, hem imalat hatalarýndan hem de rasgele hatalardan kaynaklanan hatalarýn etkili olduðu tahmin edilmiþtir. Ölçülen deðerleri dikkate alarak siklon tipi kurutucuda yapýlan kurutma iþlemleri için bu deðerlerden kaynaklanan toplam hatalarýn hesaplanmasý gerekir. Ölçülen büyüklüklerin hata deðerleri ise, ölçü araçlarýnýn üretici firmalarý tarafýndan önerilen hata deðerleri yanýnda yapýlan kalibrasyon çalýþmalarýndan ve deneysel tecrübelerden teorik olarak belirlenmiþtir. Bir parametrenin deðerinin ölçülmesinde, sabit hatalar, rasgele hatalar ve imalat hatalarý nedeniyle ortaya çýkan hatalar dikkate alýnarak toplam hata hesabý (1) eþitliðindeki gibi yapýlabilir. Çizelge 1' de deneylerde yapýlan hatalarýn toplam deðerleri sayýsal olarak verilmiþtir. ; : <>= B B B B B B B B B B B B B G [1] Çizelge 1. Kurutma deneylerinde yapýlan hatalarýn toplam deðerleri H3I JIK LM NJMPÖ I QSR I Ö I T3UJÖ ULUO VWO W T XK RPLI TZY I JI [P\] ^_P`\ _Sä `bc dec fpg h_pi jk lp` ^dzm ^j^ n ^feopi piqi fpg h_ ipr\ ] ^_P`\ _ejh rlpi ji fpg h s t u v wx ÿ v zu v w { } ~r\ j\ ] \ b \ _P\ q\ f g ^_PiPr\ ] ^_P` \ _jh rlpi ji fpg h s t u v w { } [Pi _P` k feopi piqi fpg h_pï r\ ] ^_P` \ _ejhrlpi ji fpg h s t u v w ẍ ÿ v [Pi _P` k fsb \ _P\q\ fpg ^_Pï r\] ^_P`\ _ejh rlpi ji fpg h s t u v w ẍ ÿ v e p j `^fsa pf h_p`hpi fedshp_ h i fpg hr\]^_p`\ _ejh rlpi ji fpg h s t u v w ẍ ÿ v [Pi _P` k fsibhpi ri fpg h_ ipr\ ] ^_P` \ _ejh rlpi ji f g h s t u v w ẍ ÿ v hƒ phr\] ^_ `\ \ fp\ fejh rl i ji fpg h s t u v w ẍ ÿ v ^d3^fsä `bc dec fpg h_pi jk lp` ^dzmp^j^ e \ p` \ _Sg h Php` hpi fpi fejh rlpi j h g i ` dshlphpi ˆk g fpg ^ g ^_Pi _P^ u v w [P\] ^_P`\ _Sg h Php`hpi fpi fejh rl i j hg i` dshlphpi ˆk g f gp^ g ^_Pi _P^ u v w e \ p` \ _e_ ^Š Œ P\ fp\ fsä `bc dec fpg h_pi jk lp` ^d mp^j^ ö p^ d u v w { ŽS\ eä ` bc dsc f g h_pï jk lp`^d mp^j^ de r u v w ŽS^ƒP^fP\ f P^ P\` fphdsi fpi fsä ` bc dec fpg h_pi jk lp` ^ d mp^j^ Ž u v w pfph_p` hpi fe c f ˆh ri fpg h_pï f hdzdsi _ j^p\ fp\ fjh rlpi ji fpg h_pi jk lp` ^dzmp^j^ ö p^ d u v w v vp ^ P` keg h Php`hpi f i fsk _ f ds^ r\ fpg ^_Pi jk lp` ^d mp^j^ u v w zv w 2.2. Hesaplama Yöntemi Kabaðýn kuruma davranýþý kuruma zamanýna baðlý olarak deðiþen nem içeriði ve kuruma hýzý ile karakterize edilebilmektedir. Kuru baza göre nem içeriði, üründeki su aðýrlýðýnýn ürünün kuru aðýrlýðýna oranýdýr.

4 œ ž š 162 š G.Ü.-Fen Bil.Derg.,16(1): ,2003 /Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER [2] Kuruma hýzý ise aþaðýdaki baðýntýdan hesaplanmýþtýr. [3] ž Ÿ ž Ÿe 3. DENEY SONUÇLARININ TARTIÞILMASI Bu araþtýrmada kurutulan kabaklara ait baþlangýç nem içeriði infrared nem tayin cihazýyla gsu/gkatýmadde (ortalama deðer) tespit edilmiþ ve nem içeriðinin sabit kaldýðý 0.06 gsu/gkatýmadde deðerinde kurutma iþlemine son verilmiþtir. Kuruma hýzý Eþitlik (3)' de ifade edildiði gibi nem içeriðindeki deðiþimin zamana göre türevi alýnarak belirlenmiþ ve nem içeriðiyle deðiþimi grafiðe geçirilmiþtir (Þekil 2-6). Kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle deðiþimi grafiklerinin bazý kýsýmlarýnda, özellikle kuruma iþleminin sonlarýna doðru birbirinden farklý olmayan kuruma hýzlarýna rastlanmýþtýr. Kuruma hýzýnýn sabit kaldýðý bu bölgelerde kýsmen sabit hýzla kuruma evresi görülmüþtür. Ancak bu bölgelerin genel olarak çok az olmasýndan dolayý hesaplamalar ve kabuller de kuruma prosesinin azalan kuruma hýzý döneminde gerçekleþtiði varsayýlmýþtýr. Deney sonuçlarýna göre, en yüksek kuruma hýzý 80 o C kurutma havasý giriþ sýcaklýðýnda 1.5 m/s kurutma havasý hýzýnda, en düþük kuruma hýzý ise 60 o C kurutma havasý giriþ sýcaklýðýnda 1 m/s kurutma havasý hýzýnda elde edilmiþtir. Sabit kurutma havasý hýzýnda yapýlan deneylerde kurutma havasý sýcaklýðý arttýkça nem içeriðinde belirgin bir þekilde hýzlý bir azalma görülmekte, ayrýca kuruma hýzý da artmaktadýr (Þekil 2, 3). Kuruma hýzlarý üzerindeki bu artýþ, sýcaklýk artýþýnýn doðal bir sonucu olarak kurutma havasý baðýl neminin düþmesinden ve bunun sonucu olarak da havanýn daha yüksek bir kurutma potansiyeline ulaþmasýndan dolayý meydana gelmektedir. Kurutma havasý hýzýnýn artmasý kurutma süresini kýsaltmakta, nem içeriði deðiþimi üzerinde de etkili olmaktadýr (Þekil 4-6). Kuruma iþlemlerinde hava hýzýnýn etkisi kurutmanýn bulunduðu aþamaya göre deðiþmektedir. Kurutmanýn baþlarýnda hava hýzý çok etkili ise de kurumanýn ileri aþamalarýnda kuruma hýzý artýk alt tabakalardaki suyun yüzeye taþýnma hýzýyla sýnýrlandýðýndan, kurutmada hava hýzýnýn yüksek olmasýnýn önemli bir etkisi bulunmamaktadýr. Tepsilerin konumuna göre yapýlan karþýlaþtýrmada ise birinci ve ikinci tepsilerdeki nem içeriði deðiþimlerinin genelde birbirine yakýn olduðu, fakat bazý durumlar için farklýlýklar meydana geldiði görülmüþtür. Grafikler incelendiðinde 1 m/s hava hýzýnda 60 ve 70 o C giriþ havasý sýcaklýðýnda yapýlan kurutmada tepsiler arasýndaki farklýlýklar gözükmektedir. Bu farklýlýðýn kurutulan kabaklarýn çekirdekli kýsýmlarýnýn deðiþik özellikler göstermesinden ve bu çekirdeklerin nem transferine gösterdiði dirençten kaynaklandýðý sanýlmaktadýr.

5 Ô Siklon Tipi Bir Kurutucuda Kabaðýn Kuruma Davranýþýnýn Ýncelenmesi ÄÃ ¼Â ¾ÁÀ ¼ ¾½¼ µ± µ ³ ² ± Å Æ ÇPÈ µ ÅÉÊPË Ì Å Æ ÇPÈ ± ÅÉÊPË Ì Å Æ Í ÇPÈ µ ÅÉÊPË Ì Å Æ Í ÇPÈ ± ÅÉÊPË Ì Å Æ ³ ÇPÈ µ ÅÉÊPË Ì Å Æ ³ ÇPÈ ± ÅÉÊPË Ì ª«e ± ² ³ µ µ± µ² µ³ 3 ¹P ºP e» Þekil 2. Kabak örneklerinin kurutulmasýnda kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle deðiþimi (V=1.5 m/s ve Tkhg=60, 70, 80 o C) éè á ç ãæåáä ãâá Ô ÕÚ Ô Õ Ô Ù Ô Õ Ô Ø Ô Õ Ô Ô Õ Ô Ö ê ë Ù Ôì í ÚÕ êîï ð ñ ê ë Ù Ôì í Ö Õ êîï ð ñ ê ë ò Ôì í ÚÕ êîï ð ñ ê ë ò Ôì í Ö Õ êîï ð ñ ê ë Ø Ôì í ÚÕ êîï ð ñ ê ë Ø Ôì í Ö Õ êîï ð ñ Ô Ö Ø ÓÞPÒ Ù Ñà ÚÔ ÚÖ Ú ÚØ Û3ÜÝ Ýß Þekil 3. Kabak örneklerinin kurutulmasýnda kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle deðiþimi (V=1 m/s ve Tkhg=60, 70, 80 o C)

6 ü G.Ü.-Fen Bil.Derg.,16(1): ,2003 /Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER ü ý þ ó ôõö Pø ùúû ü ý ü ý ü ü ý ü ü ý üÿ ü ý üþ ý! " # $% ý &(')! þ ý! " # $% ý &(')! ý! " # $% (')! þ ý! " # $% (')! ü þ ÿ ü þ ÿ Þekil 4. Kabak örneklerinin kurutulmasýnda kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle deðiþimi (Tkhg=80 o C sýcaklýkta ve farklý hýzlarda) 56 ; 7 56 ; *+, -./ NM F L HKJIF HGF 56 5: ; 6 OP4QR S T UV; 6 W(XY R 76 OP4QR S T UV; 6 W(XY R ; 6 OP4QR S T UV;(XY R 76 OP4QR S T UV;(XY R : ; 5 ; 7 ;48 ; 9 <>=?@ AB? CD2E Þekil 5. Kabak örneklerinin kurutulmasýnda kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle deðiþimi (Tkhg=70 o C sýcaklýkta ve farklý hýzlarda).

7 Ä Â Ô È Å Ç c Æ Š Ã Ô Æ Â À Ô È Å Ç Š Æ Æ Ê Ã Ã É Ô Â Ô È Å Ç Æ Ò Á Ê É Ã Ô Æ É Siklon Tipi Bir Kurutucuda Kabaðýn Kuruma Davranýþýnýn Ýncelenmesi cd i Z([ \ ]^_`2a4b cd ch {z s y sv uxw uts cd cg cd c f cd ce i d }4~ ƒi d ( ed }4~ ƒi d ( i d }4~ ƒi( ed }4~ ƒi( c e f g h i c i e i4f i g j>k lm no l pq2r Þekil 6. Kabak örneklerinin kurutulmasýnda kuruma hýzýnýn nem içeriðiyle deðiþimi (Tkhg=60 o C sýcaklýkta ve farklý hýzlarda) 4. KURUMA HIZI ÝLE NEM ÝÇERÝÐÝ DEÐÝÞÝMÝ EÐRÝLERÝNÝN MATEMATÝKSEL MODELLEMESÝ Bu çalýþmada, lineer olmayan regresyon analiz yöntemi yardýmýyla deney sonuçlarýndan elde edilen kuruma hýzý-nem içeriði deðiþimi eðrilerinin matematiksel modellemesi yapýlmýþtýr. Regresyon analizlerinde STATISTICA programý kullanýlmýþtýr. Korelasyon katsayýsý (R) ürünlerin kuruma eðrilerini tanýmlayan en iyi denklemi seçmek için ana kriter olarak alýnmýþtýr. Ayrýca tahminin standart hatasý (RMSE) ve khi-kare ( 2), deðerleri kullanýlarak en uygun model saptanmýþ ve bunlara ilaveten modelin modelleme yeterliliði de (EF) belirlenmiþtir (14). ˆ š 2ŒŽ œ 4 4ž Ÿ š [4] ¼ 4ª «µ «± ± ¹ ±º» «µ ± ±² «³ ½ ¾» [5] À Á À Á È Ò Ë4Ì Ì4Í4Î Ì4Ï È Ò Ë4Ì Ì4Í4Î Ì4Ï Ð4Ñ Ê Ì4Ð4Ñ È Ó È Ò Ë4Ì Ì4Í4Î Ì4Ï ÕÖ È Ò Ë4Ì Ì4Í4Î Ì4Ï È Ò Ë4Ì Ì4Í4Î Ì4Ï Ð4Ñ [6] Teorik deðer, istatistiki yöntemlerle bulunan model eðrilerinin sonuçlarýný ifade etmektedir. Tahminin standart hatasý, teorik deðerler ile deneysel deðerler arasýndaki sapmayý gösterir. Bu deðerin sýfýra yakýn olmasý arzu edilmektedir. Ayrýca uyumun iyilik derecesini gösteren khi-kare deðerinin azalmasý ile uyumun arttýðý belirtilmektedir. Bunlarýn yanýnda deneysel verileri açýklayan modelin modelleme

8 ù þ< û # < F þ ) ø 9 9 O 8 $ # " 4! 166 G.Ü.-Fen Bil.Derg.,16(1): ,2003 /Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER yeterliliði deðerinin bire yakýn olmasý modelin kullanýlabileceðinin göstergesidir. Kuruma hýzý-nem içeriði deðiþimini açýklayan en iyi model lineer, üssel, arhenius, logaritmic, exponansiyel fonksiyonlar kullanýlarak araþtýrýlmýþtýr. Çizelge 2 'de bu fonksiyonlarýn bütün deneysel verilere uygulanmasý sonucunda elde edilen istatiksel analiz sonuçlarý verilmiþtir. Kuruma hýzý ile nem içeriði deðiþimi eðrilerinin modellenmesinde en yüksek R, EF ile en düþük RMSE ve khi-kare deðerlerini üssel fonksiyon vermiþtir. Çizelge 2. Kuruma hýzýnýn nem içeriðine göre modellenmesi ve istatiksel analiz sonuçlarý Ø(ÙÚÛÜ Ý ÞÙ Ú Ø(ÙÚÛÜ Ý ÞÙ ÚßàÛÝÜ4à áý â ã ä4å æ æçéèê ë2ìý í ëà åä ê(ø(î æ ð ñ(ò óôô4õ ü ö ù ú ý þ4ÿ ô ÿ þ4ÿ õô4óò ÿ * " * +, %& ' ( þ4ÿ ñ./ õ4ò 01ò 2 3 ÿ - : 4 : ; > = 5 67 þ4ÿ?2 A@. ó ó òb ô 3 ÿ : 4 : ; > CD E þ4ÿ ÿ Kabak örneklerinin kuruma hýzýnýn nem içeriði ile deðiþimini en iyi þekilde ifade eden J INM JLK G H I modelinden elde edilen sonuçlar Çizelge 3' de verilmiþtir. Bu model ile yapýlan tahminin standart hatasý ile aralýðýnda deðiþmiþtir. Bununla birlikte khi-kare deðerleri sýfýra oldukça yakýn çýkmýþtýr. Kullanýlan modelin modelleme yeterliliði de arasýnda deðiþmiþtir. Ýstatiksel verilerin uyumunun yüksek olmasýndan dolayý modelin kullanýlmasýnda bir sakýnca yoktur. S RWV SUT PLQ R modelinde bulunan a ve b katsayýlarý üzerinde kurutma havasý hýzý ve kurutma havasý giriþ sýcaklýðýnýn etkisi çoklu regresyon tekniðiyle aþaðýdaki fonksiyon yardýmýyla araþtýrýlmýþtýr. Y = c.vc 1. Tc 2 [7] Kabak örnekleri için kuruma hýzýnýn nem içeriði ile deðiþimi modelinde bulunan a ve b katsayýlarýnýn kurutma havasý giriþ sýcaklýðý ve kurutma havasý hýzýna baðlý deðiþimi, 1. Tepsideki a, b katsayýlarý a= T V b= T V R= R= Tepsideki a, b katsayýlarý a= T V b= T V þeklinde elde edilmiþtir. R= R=

9 ` š e t [ t w Siklon Tipi Bir Kurutucuda Kabaðýn Kuruma Davranýþýnýn Ýncelenmesi Çizelge 3. Kuruma hýzý ile nem içeriðindeki deðiþimi veren model ve istatiksel deðerler X YZ[ \ ]AYA\ ^_ [ a[byc Y dfeag h i jlkm gn jlopq r [x h y z { s t s uvx } ~b na ~f[ k }l ƒ A ˆ Š ŠŒ Šˆ ˆ ˆ Ž ˆ ˆ Šˆ ˆ Ž ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ŠA ˆ Š ˆ Š ˆ ŠŒ Ž ŽŒ ˆ Šˆ ˆ Ž Ž Œ ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ŠA Œ ˆ Œ ˆ Š ˆ ŠA ˆ ˆ Š ˆ Šˆ ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ Ž ˆ ŠA ˆ Š Ž ˆ ŠŒ Ž ˆ ˆ Šˆ ˆ Ž Ž Ž ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ŠA Ž Œ ˆ ˆ Š ˆ Š ˆ ˆ Šˆ ˆ Ž Œ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ Ž ˆ ŠA ˆ Ž Œ ˆ Šˆ ˆ ˆ Š Ž ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ Œ ˆ ŠA Ž Š l ˆ Š Š ˆ Š ˆ Šˆ ˆ Ž Ž Ž ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Œ ˆ ŠA Œ ˆ Š Š ˆ ŠŒ Œ ˆ Šˆ ˆ Ž ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ŠA Œ Œ ˆ Š Œ Š ˆ ˆ Š ˆ Šˆ ˆ Œ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ Œ ˆ ŠA ˆ Š ˆ ŠŒ Œ ˆ Šˆ ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Œ ˆ ŠA Ž ˆ ŠŒ Ž ˆ ˆ Š ˆ Šˆ ˆ ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Ž ˆ ŠA Œ Œ ˆ Šˆ Œ ˆ Š ˆ Šˆ ˆ Ž Ž ˆ Šˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Ž ˆ ŠA Ñ Farklý kurutma þartlarý için Lœ modelinin kullanýlmasýyla elde edilen teorik ve yapýlan deneyler sonucunda bulunan deneysel kuruma hýzý deðerleri Þekil 7' de görülmektedir. Þekiller incelendiðinde teorik deðerleri gösteren noktalarýn deneysel verileri gösteren eðrilere oldukça yakýn bulunduðu ve bu noktalarýn eðrinin üzerinde veya eðrinin çok yakýnýnda olduðu saptanmýþtýr. Bu da kullanýlan modelin kuruma hýzý nem içeriði iliþkisini açýklamada kullanýlabileceðini ifade etmektedir. Þekil 7. Deneysel ve teorik kuruma hýzý deðerleri 5. SONUÇ Çalýþma sonuçlarýna göre siklon tipi kurutucuda, dönel akýþ ortamýnda kurutulan ürünlerde kuruma hýzýnýn yüksek olduðu görülmüþtür. Kabak örnekle rinin kuruma hýzýna, kurutma havasý özelliklerinin önemli etkisi olmuþtur. Farklý giriþ sýcaklýklarýnda, farklý hava akýþ hýzlarýnda kurutulan örneklerde kuruma hýzýnda, hava hýzýndan ziyade hava sýcaklýðýnýn etkisinin daha fazla olduðu anlaþýlmýþtýr. Kuruma hýzý nem içeriði deðiþimi eðrileri üssel bir eþitlikle modellenmiþtir. modelinin deney sonuçlarýna uygulanmasý sonucunda yapýlan istatiksel analizde korelasyon katsayýsý, modelin modelleme yeterliliði deðerlerinin yüksek, tahminin standart hatasý, khi-kare deðerlerinin çok düþük olduðu görülmüþtür. Teorik deðerleri gösteren noktalarýn deneysel verilere oldukça yakýn bulunduðu saptanmýþtýr. Kullanýlan modelin kabak örneklerinin kuruma hýzý nem içeriði iliþkisini açýklamada kullanýlabileceði belirlenmiþtir.

10 168 G.Ü.-Fen Bil.Derg.,16(1): ,2003 /Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER 6. SEMBOLLER a, b, c, c 1, c 2 : Katsayý D deneysel D deneysel ort D teorik EF n N dm/d t M t M t +d t R RMSE : Deneysel kuruma hýzý : Ortalama deneysel kuruma hýzý : Teorik kuruma hýzý : Modelin modelleme yeterliliði : Kullanýlan modeldeki katsayý sayýsý : Deneysel veri sayýsý : Kuruma hýzý (gsu/gkatý madde.dak) : t anýndaki nem içeriði (gsu/gkatý madde) : t+dt anýndaki nem içeriði (gsu/gkatý madde) : Regresyon katsayýsý : Tahminin standart hatasý t, d t : Zaman (dak) T khg : Kurutma havasý giriþ sýcaklýðý ( o C) V W s W k X 2 W x x : Hýz (m/s) : Su aðýrlýðý (gsu) : Ürünün kuru aðýrlýðý (gkatý madde) : Khi-kare : Toplam hata : Hata oluþturan parametre KAYNAKLAR 1. Cemeroðlu, B., Acar, J., Meyve ve sebze iþleme teknolojisi, Gýda Teknolojisi Derneði, 6: 9, Ankara (1986). 2. Kýlýnç, A., Kunduz, M., Aksoy, B., "Isparta halýsýnýn kurutma eðrilerinin deneysel çalýþmalarla elde edilmesi" Termodinamik, (5): 64 (1999). 3. Puiggali, J.R., Batsale, J.C., Nadeau, J.P., "The development and use of an education to describe the kinetics of air drying of hazelnuts" Lebensm.-Wiss. u. - Technology, (20): 174 (1987). 4. Mulet, A., Berna, A., Rosello, C., Pinaga, F., "Drying carrots. II: evaluation of drying models" Drying Technology, 7 (4): 641 (1989). 5. Üretir, G., "Modeling computer controlled apple drying processes", Yüksek lisans tezi, ODTÜ, Ankara, (1995). 6. Diamante, L.M. and Munro, P.A., "Mathematical modeling of hot air drying of sweet potato slices" International Journal of Food Science and Technology, (26): 99 (1991). 7. Sarsavadia, P.N., Sawhney, R.L., Pangavhane, D.R., Singh, S.P., "Drying behavior of brined onion slices" Journal of Food Engineering, (40): 219 (1999). 8. Özdemir, M., and Devres, Y.O., "The thin layer-drying characteristic of hazelnuts during roasting" Journal of Food Engineering, (42): 225 (1999). 9. Midilli, A., "Determination of pistachio drying behavior and conditions in a solar drying system" International Journal of Energy Research, (25): 715 (2001). 10. Yaldýz, O., Ertekin, C., Uzun, H.Ý., "Mathematical modeling of thin layer solar drying of sultana grapes" Energy, (26): 457 (2001).

11 Siklon Tipi Bir Kurutucuda Kabaðýn Kuruma Davranýþýnýn Ýncelenmesi 11. Doymaz, Ý. and Pala, M., "The effects of dipping pretreatments on air-drying rates of the seedless grapes" Journal of Food Engineering, (52): 413 (2002). 12. Panchariya, P.C., Popovic, D., Sharma A.L., "Thin-layer modeling of black tea drying process" Journal of Food Engineering, (52): 349 (2002). 13. Holman, J.P., Experimental methods for engineers, McGraw-Hill Book Company, New York (1966). 14. Guarte, R.C., "Modeling the drying behavior of copra and development of a natural convection dryer for production of high quality copra in the Philippines", Doktora tezi, 287, Hohenheim University, Stuttgart, Germany (1996). Geliþ Tarihi: Kabul Tarihi:

12 170 G.Ü.-Fen Bil.Derg.,16(1): ,2003 /Ebru KAVAK AKPINAR, Yaþar BÝÇER