Isıtma ve PiĢirmede Yaygın Olarak Kullanılan Bir Mikrodalga Fırının Veriminin Belirlenmesi

Transkript

1 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, y l ü l , H a t a y Isıtma ve PiĢirmede Yaygın Olarak Kullanılan Bir Mikrodalga Fırının Veriminin Belirlenmesi Turhan KOYUNCU 1, Fuat LÜL 2, Yunus PINAR 3 1 Adıyaman Üniversitesi Teknoloji Fakültesi, Adıyaman 2 Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Samsun 3 Trakya Üniversitesi Teknik Bilimler MYO, dirne tkoyuncu@adiyaman.edu.tr, flule@omu.edu.tr, ypinar@trakya.edu.tr Özet: Bu çalıģmada; tma ve piģirmede yaygın olarak kullanılan bir mikrodalga fırının, orpsiyon ve lam verimi 6 değiģik güç kademesi (90W, 160W, 350W, 500W, 750W ve 1000W) için araģtırılmıģtır. Ġki farklı ölçekli saydam kap ile su, deneme materyali olarak seçilmiģtir. Bu kaplar fırın tablası üzerine 5 farklı pozisyonda yerleģtirilerek (D1, D2, D3, D4 ve D5) denenmiģtir. Isıtma süresince 2 farklı noktada su sıcaklığı ölçülerek mikrodalgaların sudaki değiģimi incelenmiģtir. Denemeler, uygulamadaki kullanım durumu da dikkate alınarak TS N 60705/Nisan 2001 standardına göre yapılmıģtır. Her deneme 3 tekerrürlü olarak yürütülmüģ ve ortalamaları hesaplamalarda kullanılmıģtır. Sonuçta; lam verimin orpsiyon veriminden %2-3 daha düģük olduğu, mikrodalga fırının lam veriminin %38-50 arasında değiģtiği belirlenmiģtir. Toplam verimin su derinliğinin artması ve fırın tablası üzerindeki dağılımın yoğunlaģması durumunda yükseldiği görülmüģtür. Bunun yanı sıra, üretici firma tarafından fırın üzerine yerleģtirilen güç kademeleri ile fırının gerçek güç tüketimi arasında bir iliģki olmadığı da belirlenmiģtir. Anahtar kelimeler: Mikrodalga fırın, verim, piģirme. Determination of The fficiency of a Microwave Oven xtensively Used for Heating and Cooking Abstract: In this study; the orption and total thermal efficiency of a microwave oven extensively used for heating and cooking were investigated for 6 different power levels (90W, 160W, 350W, 500W, 750W and 1000W). Two scaled transparent pot and potable water were selected for the experiment. The pots were placed at 5 different positions (D1, D2, D3, D4 and D5) on the microwave tray for testing. The temperature of the water was recorded for two points during oven heating times, to determine the microwave behavior in the water. The oven were tested according to TS N 60705/Nisan 2001 standart and considering using method in practice. All tests were made triplet and average values were used for calculation. As a results; the total efficicency was seen 2-3% less than total thermal efficiency. The average value of total efficicency was found % for all tests. Total thermal efficiency was seen going up depends on dept of water and water intensity distribution on oven tray. Besides, there was no relation found between oven real power consumption and power level symbols placed on the oven by manufacturer for different power levels. Keywords: Microwave oven, efficiency, cooking. GĠRĠġ Ülkemiz konutlarında ev tipi mikrodalga fırınlar, tma ya da piģirmede yaygın olarak kullanılmak-tadır. Bu fırınlarda kullanılan mikrodalgalar 300 MHz ile 300 GHz frekans bandı aralığında olup 1 nm ile 1 m arasında değiģim gösteren dalga boylarına sahiptirler. Mikrodalga ile tma ya da piģirmede sürenin kısa olması nedeniyle ürün kalitesinin yüksek ve içeriğinin zengin olduğu yapılan çalıģmalarla ortaya konmuģtur. Mikrodalga ile piģirme tekniğinin esası ürün içerisindeki su moleküllerinin polarize edilerek, hızla hareket etmelerine neden olmak ve bu suretle ortaya çıkan moleküler sürtünmeyle nın ortaya çıkmasını sağlamaktır. Bunun yanı sıra, mikrodalga ile piģirmede enerji, materyalin derinliklerine kadar inebilmelidir. Aksi durumda ürünün sadece yüzeyi nır. IĢınımın etkileyebildiği derinlik, dalga boyuna, dielektrik sabitine ve kayıp faktörüne bağlıdır. Dalga boyu 388

2 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, y l ü l , H a t a y küçüldükçe ve frekans artıkça ürüne girme derinliği azalmaktadır (Berteli and Marsaioli Jr., 2005; rdem, 2007; Saleh et al, 2006; Swain et al, 2008; Varith et al, 2007). Mikrodalga fırınların bazı yemeklerin piģirilmesi ya da bazı ürünlerin kurutulması durumundaki verimleri ile değiģik piģirme yöntemlerini ve ürün kalitesini karģılaģtıran değiģik araģtırmalar yapılmıģtır (Lakshmi, et al., 2007; Saleh et al, 2006). Ancak, ülkemizde yaygın kullanılan mikrodalga fırınların verimleri ile ilgili yeterli çalıģma bulunmamaktadır. Bu nedenle bu uygulamalı çalıģmada; Türkiye de konutlarda yaygın olarak tma ve piģirmede kullanılan ev tipi bir mikrodalga fırının orpsiyon ve lam verimi araģtırılmıģ ve verimi etkileyen faktörler belirlenmiģtir. MATRYAL ve YÖNTM Materyal Türkiye de konutlarda yaygın olarak tmada ve piģirmede kullanılan ev tipi bir mikrodalga fırın (Arçelik MD-581) araģtırma için seçilmiģtir (ġekil 1). Fırın; (90W, 160W, 350W, 500W, 750W ve 1000W) olmak üzere 6 değiģik güç kademesinde denenmiģtir. Bu güç kademeleri üretici firma tarafından fırın üzerine yerleģtirilmiģ kademelerdir. 1 mm et kalınlığına sahip saydam malzemeden üretilmiģ farklı büyüklükteki ölçülü kaplar ve piģirilecek yemek materyalini temsilen su, deneme materyali olarak çalıģmada kullanılmıģtır (ġekil 2). Yöntem Mikrodalga fırında dört eleman enerji tüketmektedir. ġekil 2. Denemelerde kullanılan ölçülü Saydam kaplar (Ölçüler mm dir). Birinci eleman mikrodalgaları üreten magnetron, ikinci eleman bu dalgaların materyali homojen etkilemesi için tablayı çeviren motor, üçüncü eleman havalandırmayı sağlayan fan ve dördüncü eleman ise fırının iç aydınlatmasını sağlayan lambadır. Bu çalıģmada, fan ve lamba bir ünite ve magnetron ile tabla motoru ikinci ünite olarak ele alınmıģtır. Bu her iki üniteye iliģkin değerler üretici firma tarafından fırının üzerinde belirtilen her güç kademesi için ayrı ayrı tespit edilmiģtir (Çizelge 1). Ölçümlerde multimetre, voltmetre, ampermetre, termokupl, terazi ve ölçülü kaplardan yararlanılmıģtır. ġebekenin gerilimi, fırının eleman ve üniteleri tarafından çekilen akım, tüketilen elektriksel güç, su sıcaklığı ve su kütlesinin belirlenmesinde, ölçme hassasiyetleri 0.1 olan dijital cihazlar kullanılmıģtır. Dalgaların su içerisindeki penetrasyonunu belirlemek amacıyla ġekil 3 de görülen a ve b noktalarında suyun sıcaklığı da ölçülmüģtür. Denemeler, TS N 60705/Nisan 2001 standardı ve mikrodalga fırının uygulamadaki yaygın kullanım biçim ve amaçları da dikkate alınarak düzenlenmiģtir. AraĢtırmada, ġekil 4 deki D1, D2, D3, D4 ve D5 de görüldüğü üzere 5 farklı Ģekilde tabla üzerine kaplar yerleģtirilerek denemeler yürütülmüģtür. Her bir yerleģtirme durumundaki orpsiyon verimi ( ) ve lam verim ( ) ġekil 1. Denemelerde kullanılan mikrodalga fırının Ģematik görünüģü ve temel parçaları. belirlenmiģtir (Ģitlik 1 ve 2) (Lakshmi, et al., 2007; Saleh et al, 2006). Ayrıca D5 deki yerleģtirme durumunda a ve b noktalarındaki sıcaklık dağılımı da saptanmıģtır (ġekil 3). Bütün denemeler üç tekerrürlü olarak yürütülmüģ ve ortalamaları alınarak hesaplamalarda kullanılmıģtır. Bütün denemeler için 1000W güç kademesi ve 300 s zaman dilimi seçilmiģtir. 389

3 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, y l ü l , H a t a y Çizelge 1. Denemelerde kullanılan mikrodalga fırının güç kademlerine iliģkin belirlenen değerler Değerler / Güç kademeleri 90 W 160 W 350 W 500 W 750 W 1000 W Gerilim (~V) Fan ve lambanın çektiği akım (A) Magnetronun ve tabla motorunun çektiği akım (A) lambanın çektiği lam akım (A) Fan ve lambanın güç tüketimi (W) Magnetron ve tabla motorunun güç tüketimi (W) lambanın lam güç tüketimi (W) Fan ve lambanın devrede kalma süresi (s) Sürekli lambanın devrede kalma süresi (s) Sürekli Bir çalıģma periyodunun süresi (s) Farklı güç kademelerinin lam güç tüketimi (W) ġekil 3. Sıcaklık ölçümü yapılan noktalar (Ölçüler mm dir). 100 (1) mag 100 (2) m. c. T (3) U. I. t (4) ġekil 4. Deneme kaplarının fırın tablasına yerleģtirilme pozisyonları.

4 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, y l ü l , H a t a y Bu eģitliklerde; : Absorpsiyon verimi (%), : Toplam verim (%), mag : Magnetronun tükettiği enerji (J), : Suya verilen enerjisi (J), : Tüketilen elektrik enerjisi (J), m c T : Sıcaklık farkı ( C), U : Gerilim (V), I : Akım (A), t : Zaman (s) dir. : Suyun kütlesi (kg), : Suyun sığası (Norm. KoĢ.) (J/kg. C), ARAġTIRMA SONUÇLARI ve TARTIġMA AraĢtırma sonucunda elde edilen veriler ġekil 5 ve 6 da yer almaktadır. ġekil 5 de, zamana bağlı olarak a ve b noktalarında suyun sıcaklığının lineer olarak artıģ gösterdiği ve aralarında yüksek bir iliģki olduğu görülmektedir. Ancak, mikrodalgaların su içerisindeki penetrasyonları sırasında derinliğe bağlı olarak enerji kaybettikleri, su sıcaklığının yukarıdan aģağıya doğru azaldığı görülmektedir. b noktasında ölçülen sıcaklıkların a noktasından elde edilen değerlerden deneme periyodu süresince %30 45 oranında daha yüksek olduğu ortaya konmuģtur (ġekil 5). Bunun yanı sıra, fırın tablası üzerine ġekil 4 de görülen 5 farklı biçimde (D1, D2, D3, D4 ve D5) yerleģtirilen kaplara su konularak orpsiyon verimi ( ) ve lam ortaya konmuģtur. Üretici firmanın fırın üzerine yerleģtirdiği güç kademelerinin gerçek güç tüketimiyle bir iliģkisi olmadığı, yalnızca kademeleri sembolik olarak belirttiği anlaģılmıģtır. Ayrıca, ülkemizde yaygın olarak kullanılan bir gazlı mutfak ocağının lam sal veriminin tencere kapak pozisyonları, alev ve tencere taban çaplarına bağlı olarak %35-50 arasında değiģtiği dikkate alındığında, gazlı ocakla mikrodalga fırın arasında verim bakımından kayda değer bir farklılık olmadığı görülmektedir (Koyuncu ve ark., 2006). Fakat, Mikrodalga fırın kullanımında sürenin kısa, ürün kalitesinin ve besin içeriğinin yüksek olması bir avantaj olarak değerlendirilebilir (Berteli and Marsaioli Jr., 2005; Saleh et al, 2006; Swain et al, 2008; Varith et al, 2007). Bunun yanı sıra unutulmamalıdır ki; mobil telefonlar, kablosuz internet, manyetik güvenlik kapıları, baz istasyonları, uzaktan algılama vb. gibi dalga yayan cihazlara benzer olarak mikrodalgaların da insanlar üzerindeki olumsuz etkilerinin derecesini ortaya koyan çalıģmalar yok denecek kadar azdır. Bu tip çalıģmaların yapılarak dalga etkilerinin bilimsel olarak ortaya konulmasının oldukça zor olduğu ve uzun zaman gerektirdiği de zaten otoritelerce de dile getirilmektedir. Sonuç olarak; mikrodalga fırını yüksek verimde çalıģtırabilmek için mümkün olan en yüksek materyal kalınlığı ve yoğunluğu seçilmelidir. Bu durum, verimi %12 ye kadar artırmaktadır. Ayrıca, mikrodalga fırınla çalıģma süresince aynı ortamda bulunmamaya özen gösterilmeli, fırın kasasında ve contasında sızıntıların oluģup dalgaların dıģarı çıkıģını engellemek için de bakımları düzenli yapılmalıdır. verim ( ) belirlenmiģtir (ġekil 6). ġekil 6 incelendiğinde; lam verimin orpsiyon veriminden bütün denemeler için %2-3 düģük olduğu bunu da orpsiyon veriminin hesaplanmasında fan ve lambanın güç tüketiminin hesaplamalara dahil edilmemesinden kaynaklandığı anlaģılmıģtır. Toplam verimin; tabla üzerinde fazla alanın kullanılması ve aynı alanda fazla miktarda suyun bulunması ile doğru orantılı olarak artıģ gösterdiği ve D1, D2, D3, D4, D5 yerleģtirilme biçimlerinin lam verimlerinin sırasıyla %50.33, %49.39, %44.82, %38.05 ve %46.62 olduğu tespit edilmiģtir (ġekil 4 ve 6). 5 farklı yerleģtirme durumunda mikrodalga fırının ortalama lam veriminin ise %45.84 olduğu hesaplamalarla 391

5 Verim (%) Sıcaklık ( C) 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, y l ü l , H a t a y Doğrusal (b noktası) Doğrusal (ortalama) Doğrusal (a noktası) y = 0,1748x + 19,659 R 2 = 0,9616 y = 0,1484x + 16,163 R 2 = 0,9891 y = 0,1219x + 12,666 R 2 = 0,9945 of Rice and Its Comparison with Other Domestic Appliances, Journal of Food ngineering, 78, Saleh, A. Alajaji., Tarek A. l-adawy., Nutritional Composition of Chickpea (Cicer arietinum L.) as Affected by Microwave Cooking and Other Traditional Cooking Methods, Journal of Food Composition and Analysis, 19, Swain, M.J., James, S.J., Swain, M.V.L., ffect of Power Output Reduction of Domestic Microwave Ovens after Continuous (Intermittent) Use on Food Temperature after Reheating, Journal of Food ngineering, 87, TS N , Mikrodalga Fırınlar-v ve Benzeri Yerlerde Kullanılan-Performans Ölçme Metotları, Nisan Varith, J., Dijkanarukkul, P., Achariyaviriya, A., Achariyaviriya, S., Combined Microwave-hot Air Drying of Peeled Longan, Journal of Food ngineering, 81, Zaman (s) ġekil 5. a ve b noktalarına iliģkin sıcaklıklar. 60 Absorpsiyon verimi (%) Toplam verim (%) D1 D2 D3 D4 D5 Denemeler ġekil 6. Farklı denemelere iliģkin orpsiyon verimi ( ) ve lam verim ( ). LĠTRATÜR LĠSTSĠ Berteli, M.N., and Marsaioli Jr. A., valuation of Short Cut Pasta Air Dehydration Assisted by Microwaves as Compared to the Conventional Drying Process, Journal of Food ngineering, 68, rdem, T., Ozonlu su ile yıkanan Kırmızı Pul Biberin Mikrodalga nerjisi ile Kurutulması, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri nstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Adana. Koyuncu, T., Pınar, Y., Lüle, F., Türkiye Konutlarında Yaygın Olarak Kullanılan Bir Gazlı Mutfak Ocağının Isısal Verimi Üzerine Bir AraĢtırma, Tarımsal Mekanizasyon 23. Ulusal Kongresi, 6-8 ylül 2006, Çanakkale. Lakshmi, S., Chakkaravarthi, A., Subramanian, R., Vasudeva, Singh., nergy Consumption in Microwave Cooking 392