TÜBĠTAK-BĠDEB LĠSE ÖĞRETMENLERĠ (FĠZĠK, KĠMYA, BĠYOLOJĠ VE MATEMATĠK) PROJE DANIġMANLIĞI EĞĠTĠMĠ ÇALIġTAYLARI LĠSE-1 (ÇALIġTAY 2011) FĠZĠK GRUP SES-2011 PROJE ADI DOĞAL ÇEVRECĠ SEBZE-MEYVE KURUTMA SĠSTEMĠ PROJE EKĠBĠ Süleyman SÖNMEZ Ercan AKÇAY Serkan DOĞAN PROJE DANIġMANLARI Prof. Dr. Bilal GÜNEġ Prof. Dr. Hakan KÖÇKAR KEPEZ-ÇANAKKALE TEMMUZ-2011
PROJENİN AMACI Hava ortamına göre daha sağlıklı ve daha sıcak bir ortam oluģturularak daha kısa sürede meyve ve sebzeleri organik olarak kurutmaktır.
GİRİŞ Kurutma iģlemi, yiyecekleri korumak için kullanılan en eski yöntemdir. AraĢtırmalara göre güneģte kurutmanın çok sağlıklı olmadığı, ürüne kalite ve enerji ve besin ögesi değerleri bakımından zararlar verdiği tespit edilmiģ ve farklı kurutma yöntemleri geliģtirilmiģtir. GüneĢ enerjisinden ve katı yakıttan faydalanarak kurutma iģlemi yapan sistemler geliģtirilmiģtir [3]. Meyve ve sebzeler doğal ortamda güneģin zararlı ıģınlarından korunarak kurutulursa tat ve aromada bozulma olmaz [6]. Kükürtlü ortamlarda kurutulması meyvelerde kalıntı bırakır [7].
GüneĢ altında kurutmak, yenilenebilir enerjiden faydalanarak, ucuz bir kurutma yöntemidir. Fakat bazı olumsuz yönleri de vardır [4]. Hem doğal ortamda kurutulmuģ, hem de güneģin zararlı ıģınlarından etkilenmemiģ meyve kurusu elde etmek için, kapalı kapta bir doğal kurutma sistemi yapılabilir.
Ülkemizde meyve ve sebzeler yaygın olarak direkt açıkta; güneģ radyasyonuyla kurutulmaktadır. Bu durumda böcekler, kuģlar ve rüzgarın olumsuz etkileri ürün kayıplarına neden olmaktadır. Ayrıca üründe küflenme ve verim kayıpları ortaya çıkmaktadır. Doğal olarak kurutmaya bırakılan sebze ve meyvelerin iyi hava akımı alan bir yere bırakılmıģ olmaları oldukça önemlidir. Çünkü kuruma böylece hızlanır ve buharlaģma daha kolay olur. Kurutma iģlemi çabuk olursa meyve ve sebzeler de o derce lezzetli olur [8].
Kurutma sırasında doğrudan güneģe maruz kalan sebzelerde kahverengi noktalar da oluģur [10]. Bu yüzden gölgede yapılan kurutma sağlıklı olur. Kurutma esnasında meyvedeki su oranı % 80-90 dan %15-20 ye kadar düģer. Bu düģüģ meyve içindeki Ģeker oranı, vitamin ve değerleri yoğunlaģtırır ve kalori değerini artırır [11].
KURAMSAL TEMELLER Isı bir enerji çeģididir.. Farklı sıcaklıktaki iki sistem arasında ısı transferi olur. Maddenin sıvı halden gaz hale geçmesine buharlaģma denir. Sıcaklık arttıkça buharlaģma miktarı da artar. Isınan hava hafifler ve yükselir. Maddeler üzerine düģen ıģığın bir kısmını soğururlar. Koyu renkli cisimler güneģ ıģığını daha fazla soğururlar.
YÖNTEM ve YAPILIŞI 1. Kurutma sisteminin yapılıģı 2. Sebze ve meyvelerin hazırlanması 3. Kurutma iģlemlerinin yapılması 4. Ölçümlerin alınması
1. Kurutucunun yapımı 60 x 60 cm 2 boyutlarındaki suntalar ve cam Ģekildeki gibi yapılmıģtır. Sistem içine iki tane güneģ gören ve güneģ görmeyen ızgara raflar yapılmıģtır.
Ġskeleti oluģturduk. Projeye baģlıyoruz.
Çelik tel ızgaradan raflar oluģturuldu Ġç yüzey siyah kağıtla kaplandı.
Ön-alt kısımda ve arka-üst kısımda sinek telinden iki tane havalandırma bölmesi yapılarak sistem içinde hava sirkülasyonu sağlanmıģtır.
2. Sebze ve meyvelerin hazırlanması Meyvelerin çekirdekleri çıkarılarak deney için hazırlandı Ġlk ölçümler yapıldı.
Kurutmak için kayısı meyvesi ve fasulye sebzesi numuneleri seçilmiģtir. Meyve ve sebzeler açık havada güneģ altına ve gölgeli ortama, kurutucu içinde ise cam bölgenin hemen altına ve camın arka bölmesindeki kapalı alana yerleģtirilmiģtir. Kayısı ve fasulyeler birer saat ara kütleleri ölçülerek, kuruma oranlarının karģılaģtırılmaları yapılmıģtır. Yine ortamların sıcaklık farkları alınarak, sistemin dıģarı ile kıyaslaması yapılmıģtır.
3. Kurutma işleminin yapılması Sebze ve meyveler kurutma sistemine yerleģtirildi. Ġçeriye termometre yerleģtirildi. Kurutma sisteminin üstüne de açık havadaki kuruma oranını bulmak için numuneler yerleģtirildi.
4.Ölçümler yapıldı Periyodik aralıklarla sıcaklık ve kütle ölçümleri yapıldı.
Deneyler iki gün süre ile yapılarak veriler toplandı.
Kayısıların çekirdekleri çıkartılarak 200 gramlık dört numune, fasulyeler ise küçük parçalara bölünerek yaklaģık 100 gramlık üç numune alınmıģtır. Belirli zaman aralıkları ile iç ve dıģ ortam sıcaklıkları ile numunelerin kütleleri ölçülerek tablo oluģturulmuģtur.
SONUÇLAR Tablo 1. Kayısı ile yapılan kütle ve ortam sıcaklığı ölçümleri. KURUTMA SĠSTEMĠNDE AÇIK HAVADA KAYISI NUMUNELERĠ GÜNEġLĠ ORTAM GÖLGELĠ ORTAM GÜNEġLĠ ORTAM GÖLGELĠ ORTAM TARĠH SAAT KÜTLE (g) SICAKLIK ( 0 C) KÜTLE (g) SICAKLIK ( 0 C) KÜTLE (g) SICAKLIK ( 0 C) KÜTLE (g) SICAKLIK ( 0 C) 14.07.2011 16:30 200 35 200 35 200 35 200 30 17:30 178,5 40 179,8 40 176,67 40 184,11 35 15.07.2011 09:30 143,76 28 151,41 28 151,39 28 158,59 26 10:40 134,67 35 143,83 33 141,24 32 153,39 29 11:40 123,83 38 137,37 35 128,6 37 146,34 32 15:00 112,44 42 127,29 40 116,09 39 136,33 34 16:30 103,03 41 118,04 36 105,61 39 126,29 34 18:00 95,06 41 110,49 37 98,09 38 119,02 35
Tablo 1 deki sonuçlara göre; kurutma sistemin alt kısmındaki güneģ alan bölgenin sıcaklığı, dıģ ortamdaki güneģli bölgeye göre göre ortalama 2,4 o C daha fazla görülmüģtür.. Yine, sistemin güneģ almayan iç bölgesinin sıcaklığı dıģ ortamdaki gölgeli ortama göre ortalama 3,5 o C daha fazla bulunmuģtur..
Açık havada güneģli ortamda % 51 kütle azalması olurken, kurutma sitemi içindeki güneģ alan ortamda % 52,5 kütle azalması olmuģtur. Açık havadaki gölgeli alanda kütle azalması % 40,5 olurken, kurutma siteminin tavan kısmındaki güneģ almayan bölgede % 45 olmuģtur. Seri 1: Açık hava güneşli ortam. Seri 2: Açık hava gölgeli ortam Şekil 2. Farklı sıcaklıktaki ortamlarda kayısı kütlelerinin zamana bağlı değişim grafiği. Seri 3: Kurutucuda güneşli ortam Seri 4: Kurutucuda gölgeli ortam
Tablo 2. Fasulye ile yapılan kütle ve ortam sıcaklığı ölçümleri. FASULYE NUMUNELERĠ AÇIK HAVA GÜNEġLĠ ORTAM KURUTUCUDA GÜNEġLĠ ORTAM KURUTUCUDA GÖLGELĠ ORTAM TARĠH SAAT KÜTLE (g) SICAKLIK ( 0 C) KÜTLE (g) SICAKLIK ( 0 C) KÜTLE (gr) SICAKLIK ( 0 C) 14.07.2011 16:30 100,26 35 99,88 35 100,5 35 18:00 84 40 83 40 90 40 15.07.2011 09:30 74,88 28 64,53 28 73,94 28 10:35 71,43 32 59,58 35 70,35 33 11:40 65,48 37 52,26 38 68,36 35 15:00 59,54 39 45,05 42 64,22 40 16:30 54,21 39 39,17 41 59,89 36 18:00 50,08 38 34,6 41 56,32 37
ġekildeki grafiğe göre fasulye kütlelerinde dıģ ortamda güneģ alan bölgede %50,04, iç ortamda ise güneģ alan bölgede %65,35, güneģ almayan tavan bölgesinde ise %43,96 azalma olmuģtur. Seri 1: Açık havada güneģli ortam Şekil 3. Farklı sıcaklıktaki ortamlarda fasulye kütlelerinin zamana bağlı değişim grafiği. Seri 2: Kurutucuda güneģli ortam Seri 3: Kurutucuda gölgeli ortam
TARTIŞMA ve YORUM Kurutma sistemi içinde yüzeylerin siyah renk ile kaplanması sonucunda, dıģ ortama göre güneģli ortamda 2,4 o C, gölgede ise 3,5 o C sıcaklık artıģı sağlanmıģtır. Bu sıcaklık artıģı ile, kurutma sistemi içinde meyvenin buharlaģma hızı dıģ ortama göre artırılmıģtır. BuharlaĢmanın hızlanması ile meyve ve sebzelerin kuruma süresi azaltılmıģtır. Bu değerler Temmuz ayında nem oranı %52 olan Çanakkale ilinde ölçülmüģtür. Bu ölçümler nem oranı daha düģük olan bölgelerde yapılırsa daha hızlı kuruma sağlanabilecektir.
ÖNERİLER Doğal meyve sebze kurutucusunun cam yüzey alanı büyütülerek iç ortamın sıcaklığı daha fazla yükseltilebilir. ElveriĢli kurutma için tavsiye edilen sıcaklık değerleri tüm sebze ve meyveler (fasulye, pirinç hariç) için 55-60 C, fasulye pirinç için ise 45 C dir [12]. Kurutma süresi ve iç sıcaklık hava giriģ ve çıkıģlarına konulacak basit sürgülerin az veya çok açılmasıyla kontrol edilebilir. Türkiye de yaz aylarında meyvenin bol olduğu dönemlerde, doğal güneģ kurutucusu ile kurutularak hem üreticiye hem de ülkeye ekonomik kazanç sağlanabilir. Ülkemiz güneģ kuģağı denilen iyi ıģınım değerlerine sahip ülkeler arasındadır. Bu avantaj her alanda kullanılabilir.
KAYNAKÇA 1] ÇATI, K.,YILDIZ,S.(2010) Türkiye de kuru kayısı üretim ve pazarlama problemleri. http://e-dergi.atauni.edu.tr (15 Temmuz 2011) 2] Sebzeleri Kurutma. Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin GüçlendirilmesiProjesi (MEGEP), Gıda Teknolojisi, 2007. Ankara. 3] Meyveleri Kurutma. Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin GüçlendirilmesiProjesi (MEGEP), Gıda Teknolojisi, 2008. Ankara. 4] TOSUN, N., BAYINDIR, H., AYDIN, H.(2009).Diyarbakır ilinde çok fonksiyonlu güneģ enerjili kurutma sistemi oluģturulması üzerine bir araģtırma. V.Yenilenebilir Enerji Sempozyumu. Diyarbakır. 5] GARG, H.P., KUMAR, R. ve DATA, G (1998). Simulation model of the thermal performance of a natural convection-type solar tunnel dryer. Internatıonal Journal of Energy Resarch,22. 6] ÇATI, K., YILDIZ, S. Türkiye de kuru kayısı üretim ve pazarlama problemleri ve çözüm önerileri.
7] Solareks Solar Energy Systems. http://www.solareks.com/urunler.html (15 Temmuz 2011) 8] GÜN, H. (2001), Kuru Kayısı Üretiminde Kalite Kayısı Sempozyumu. Malatya. 9] ERTÜRK, M.,OKTAY, Z. GüneĢ enerjisi destekli mekanik buhar sıkıģtırmalı ısı pompasıyl akurutma fırını tasarımı ve termodinamik analizi. 8. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi. 10] UYTUN, A., DOĞAN, A,K. Islaklık ölçümleri. VII. Ulusal Ölçümbilim Kongresi. 11] IġIK, N.(26 Eylül 2010). Anadolu Ajansı. 12] KILKIġ, B. (Temmuz, 2003). Kendimiz yapalım. Bilim ve Teknik Dergisi.
TEŞEKKÜR Çalıştay koordinatörü: Prof. Dr. Mehmet AY a Danışmanlarımız: Prof. Dr. Hakan KÖÇKAR ve Prof. Dr. Bilal GÜNEġ e, Teknisyenimiz; Emine GÜNDÜZ e ve tüm çalıģtay ekibine TEġEKKÜRLERĠMĠZĠ ARZ EDERĠZ.