5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), 3-5 Mayıs 009, Karabük, Türkiye AKIŞKAN YATAK SÜREKLİ KURUTUCUDA TUZ KURUTULMASININ DENEYSEL İNCELENMESİ FLUID BED CONTINUOUS DRYER INVESTIGATED BY EXPERIMENTALLY FOR DRYING SALT (NaCl) Hikmet DOĞAN a, *, M. Ali ERSÖZ b, a, * Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Ankara, Türkiye, E-posta: hdogan@gazi.edu.tr b Mamak Ortaköy 80. Yıl Endüstri Meslek Lisesi, Ankara, Türkiye, E-posta: maliersoz@hotmail.com Özet Bu çalışmada, akışkan yataklı sürekli kurutucu ile (AYSK) birçok alanda kullanılan tuzun (NaCl) kurutulması deneysel olarak analiz edilmiştir. Kurutucudaki kurutma havası hızı 4,5 m/s olarak uygulanmıştır. Deneylerde kullanılan tuzun başlangıç nem miktarı 0,044 g su/g kuru madde olarak belirlenmiştir. Bu tuz; kurutma havası sıcaklıkları m o C hassasiyetle, 94 o C, 6 o C ve 7 o C gibi üç farklı sıcaklıkta 90 dakikalık kurutma işlemlerine tabii tutulmuştur. Sistemde 94 o C sıcaklıkta yapılan kurutma işlemi sonrası tuzun nem muhtevası 0,033 g su/g kuru maddeye, 6 o C sıcaklıkta yapılan kurutma işlemi sonrası 0,04 g su/g kuru maddeye ve 7 o C sıcaklıkta yapılan kurutma işlemi sonrası ise 0,009 g su/g kuru maddeye indirgenmiştir. Anahtar kelimeler: Kurutma, Tuz, Akışkan yataklı kurutucu Abstract In this study drying of salt (NaCl) used at various areas has been investigated experimentally in fluidized bed continuous dryer. Drying air velocity at dryer is about 4.5 m/s. At the beginning of the drying process humidity amount of the salt was 0.044 g water/g; applied drying air temperatures were 94ºC, 6ºC and 7ºC with accuracy ± ºC, and duration of the drying period was about 90 minutes. After the drying period humidity content of the salt were reduced to 0.033 g water/g at 94ºC; 0.04 g water/g at 6ºC and 0.009 g water/g at 7ºC dry substance respectively. Keywords: Drying, Salt, Fluid bed dryer. Giriş Kurutma, genel olarak bir maddenin bünyesindeki sıvıların alınması anlamına gelir. Bununla birlikte kurutma, katı maddelerden ısıl yöntemlerle su veya uçucu diğer maddelerin buharlaştırılması ve sonra da bunların ortamdan uzaklaştırılması işlemlerini tanımlamaktadır. Kurutma öncesi ısıl yöntemler dışında başka yöntemlerle katı maddeden suyun mümkün olduğunca uzaklaştırılması, kurutmada daha ekonomik bir kurutma sağlar. Ürünlerin mekanik yöntemler olarak tanımlanan filtreleme, sıkıştırma, santrifüjleme, çökeltme ve eleme gibi işlemlerle kurutulması daha az enerji ihtiyacı ve uzaklaştırılan birim miktar su için daha az maliyet gerektirir. Kurutulacak ürün bu tip yöntemlere uygun değilse; ürüne gaz akımı ile ısı transferi uygulanarak buharlaştırma yolu ile kurutma sağlanır. Transfer edilen ısı, ürün içerisindeki nemin buharlaşması ve ortamdan uzaklaştırılmasında harcanır. Bu kurutma işleminde ısı ve kütle transferi aynı anda gerçekleşir. Kurutmada, kurutma gazı olarak genellikle hava kullanılır. Kurutma havası hızının ya da sıcaklığın artması; kullanılan enerji miktarının artmasına sebep olur. Ürün içerisindeki nemin buharlaştırılması için, verilmesi gereken enerjinin daha kısa sürede kurutma sistemine verilmesi ise; kurutma süresini azaltır. Kurutma havasının sıcaklığı nemi, ürün içerisindeki nem ise; kuruma hızını belirler. Kurutma havasının neminin azaltılması da bu kurutma hızını artırarak kurutma süresini kısaltır. Eski çağlardan beri besin maddesi olarak kullanılan tuz, çağımız kimya sanayinin en önemli girdilerinden biridir. Kübik sistemde kristalleşen tuz, Na (Sodyum) ve Cl (Klor) iyonlarından oluşmakta ve NaCl (Sodyum Klorür) sembolü ile ifade edilmektedir. Yüksek basınç altında plastik özellik gösteren tuzun sertliği -,5 olup, özgül ağırlığı, -,55 g/cm 3 arasında değişir. Erime noktası 800,8 C, kaynama noktası ise 4 C dir []. Tuz, havadaki nemi kapacak kadar higroskopiktir; suda kolayca çözünmesi bu özelliğini yansıtır. Tuzdaki yabancı maddeler ve kil, tuza değişik renkler verir. Tuz beyaz, gri, koyu gri ve siyaha yakın renklerde görülmektedir. Molekül ağırlığı 58,454 g/mol olan tuzun ağırlık olarak % 39,34 ü sodyum, % 60,66 sı klor içerir. Tuzun suda erime miktarı sıcaklık ile değişir. Tuz, 0 C deki 00 g suda 36 g eriyerek doymuş tuzlu çözelti oluşturulduğu halde, 00 C de bu miktar 40 g olmaktadır. Yüksek basınç altında tuz plastik özellik gösterir []. Rutubet miktarı sofra tuzlarında kütlece en çok % 0,5, gıda sanayinde kullanılan tuzlarda ise en çok % olmalıdır. Sodyum klorür miktarı; katkı maddeleri hariç olmak üzere sofra tuzunda kuru maddede en az % 98, gıda sanayi tuzunda en az % 97 olmalıdır. Sofra tuzuna 50-70 mg/kg oranında potasyum iyodür veya 5-40 mg/kg oranında potasyumiyodat katılması zorunludur. Bunun yanında, iyot eklenmesi, gıda sanayi tuzunda zorunlu değildir. Tuzda asitte çözünmeyen madde miktarı, asitte çözünmeyen katkı maddeleri hariç olmak üzere, kütlece en çok % 0,5 olmalıdır. Tuzda suda çözünmeyen madde miktarı, suda çözünmeyen katkı maddeleri hariç olmak üzere kütlece en çok % 0,5 olmalıdır [3]. Kimya sanayinde, insan gıdasında, muhtelif gıda IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye
sanayinde, tekstil-boyama sektöründe ve diğer bazı sanayi sektörlerinde yıkanmış veya rafine tuz olarak, bazı alanlarda ise; ham tuz olarak kullanılmaktadır [4]. Yılda kişi başına tüketilmesi gereken tuz miktarı 7 kg dır. İnsan bu miktardaki tuzu çeşitli yollardan almaktadır. Genel olarak Türkiye de yılda büyük baş hayvanların 4 kg, küçükbaş hayvanların kg tuz tüketimi vardır. Kışın yollarda kar ve buza karşı kullanılan tek madde tuz olup, Türkiye de buzlanma için kullanılan tuz miktarı 50-70 bin ton civarındadır [5]. Kurutma sistemi; silo, kurutma ve soğutma evresinden oluşan akışkan yatak sürekli kurutucu, kurutma havası emiş fanı, ısı üreteci, sistem kumanda panosu, akışkan yataklı kurutucu üzerinde egzoz tesisatı ve taşıyıcı sistemden oluşmaktadır.. Akışkan Yatak Kurutucular Küçük katı taneciklerinin, gaz veya sıvı ile temas ettirilerek akışkanların özelliklerine benzer özellikler kazandırma işlemine akışkanlaştırma denir [6]. Modern kurutma yöntemleri arasında akışkan yataklı kurutma tekniği önemli bir yere sahiptir [7]. Akışkan yataklı kurutucularda, ürünün silindirik veya küresel tanecik biçiminde olabilmesi için kurutulacak malzeme bir elekten geçirilerek kurutucuya yüklenir. Tanecikli malzeme bu süre içinde akışkanlaştırılmıştır ve malzemenin nemi bir kurutma gazı (genellikle havadır) ile uzaklaştırılır [8]. Akışkan yatakta gaz hızı çok önemlidir ve dikkatli ayarlanmalıdır. Toz veya taneli yapıdaki kurutulan malzeme ile akışkanlaştırma gazı arasında temas çok iyi olmaktadır. Bu nedenle kurutma havası ve tanecikler arasında ısı transferi de etkin şekilde gerçekleşir. Bu kurutma sistemi ile büyük sıcaklık farklarında malzemelerin sakınca olmaksızın kurutulması mümkündür. Otomatik yükleme ve boşaltmanın mümkün olduğu bu sistemin en önemli üstünlüğü kurutma işleminin kısa sürede tamamlanmasıdır [9]. Akışkan yatak kurutucular, biyolojik ürünlerin kurutulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerin en önemli üstünlüğü yatak içinde tanecik karışımının yüksek seviyede olması ve bu nedenle kurutma için daha homojen bir sürecin meydana gelmesidir. Ürünün aşırı ısınmaması da sistemin diğer bir üstünlüğüdür. Bundan dolayı ısıya karşı hassas maddelerin kurutulmaları için çok uygundurlar. Ürün taneciklerinin mekanik olarak zarara uğrama riski, şeklinin değişmesi ve taneciklerin topaklaşıp akışkanlığı zorlaştırmaları ise akışkan yataklar için sakınca teşkil etmektedirler [0]. Akışkan yataklı sistemlerde kurutulan malzemelere; kömür, kireç taşı, çimento, kabuklar, dökümhane kumu, fosfat kayası, tuz, bor, plastik, tıbbi malzeme ve hububat örnek olarak verilebilir. 3. Deney Setinin Hazırlanması Akışkan yatak sürekli kurutucuda tuzun kurutulması için Şekil. deki şemada görüldüğü gibi, laboratuvar ölçülerinde bir deney seti kurulmuştur. Kurutma sistemi; silo, kurutma ve soğutma evresinden oluşan akışkan yatak sürekli kurutucu, kurutma havası emiş fanı, ısı üreteci, sistem kumanda panosu, akışkan yataklı kurutucu üzerinde egzoz tesisatı ve taşıyıcı sistemden oluşmaktadır Şekil. Akışkan yatak sürekli kurutma sistemi şeması. Fan,. Isı üreteci, 3. Kontrol panosu, 4. Silo, 5. Akışkan yatak sürekli kurutucu Kurutma sistemi; silo, kurutma ve soğutma evresinden oluşan akışkan yatak sürekli kurutucu, kurutma havası emiş fanı, ısı üreteci, sistem kumanda panosu, akışkan yataklı kurutucu üzerinde egzoz tesisatı ve taşıyıcı sistemden oluşmaktadır. Tuz, metaller üzerinde yüksek oranda aşınma (korozyon) etkisine sebep olduğundan, sistemin bütün devre elemanları krom-nikel alaşımlı malzemelerden yapılması tercih edilmektedir. Ancak bu set, deney amaçlı olacağından ve sürekli sistem çalıştırması yapılmayacağından sistemde, kurma maliyetlerini asgaride tutabilmek için, farklı malzemeler kullanılmıştır. İmalatı gerçekleştirilen kurutucu, uzun bir süre test edildikten sonra deneylerin yapımına hazır hale getirilmiştir. 3.. Silo Silo 30x30x50 cm ebatlarında mm lik siyah saçtan imal edilmiştir. Silo dikdörtgen prizma şeklinde olup, ürün boşaltma bölümü ürün akışını kolaylaştırmak için konik olarak tasarlanmış ve imal edilmiştir. Ürün akış miktarını değiştirebilmek amacıyla boşaltma ağzına kapak konulmuştur. Siloya, belirli süreçlerden (ön işlemler, buharlaştırma, öğütme, yıkama, santrifüj vb.) geçtikten sonra % 6-7 nem oranına ve belirli tane büyüklüğüne getirilen tuz (NaCl) konulur. 3.. Akışkan Yatak Sürekli Kurutucu
Akışkan yataklı sürekli kurutucu (AYSK), gövde, elek, kurutma davlumbazı, soğutma davlumbazı, titreşim (vibrasyon) motoru, taşıyıcı yaylar ve taşıyıcı sistemden olmak üzere yedi bölümden oluşmaktadır. Akışkan yataklı sürekli kurutucunun elemanları ve kurutma süreci Şekil de görülmektedir. 3..3. Kurutma davlumbazı Şekil 3. Elek in yapısı Şekil. Akışkan yatak sürekli kurutucu şeması. Silo,. Kurutma davlumbazı, 3. Soğutma davlumbazı, 4. Ürün boşaltması, 5. Titreşim motoru, 6. Akışkan yatak sürekli kurutucu gövdesi, 7. Taşıyıcı yay, 8. Taşıyıcı sistem, 9. Kuru ürün toplama kabı, 0.Egzoz,. Elek 3... Akışkan yatak sürekli kurutucu gövdesi Akışkan yataklı sürekli kurutucu gövdesi, mm lik siyah saçtan imal edilmiştir. Elek üzerinde akan tuzun elek altına geçenlerini gövdenin bir bölümünde toplayabilmek için eğimli olarak ve gövdede toplanan tuz zerreciklerinin (pudra) dönemler halinde temizlemek amacıyla, temizleme kapağı yapılmıştır. Pudranın temizlenmemesi halinde gövdede yüksek oranda korozyon meydana gelmektedir. Sistem yüksek sıcaklıklarda çalışacağından, gövdenin olumsuz etkilenmemesi için, gövde içerisine iki farklı noktadan çekme bağlantıları yapılmıştır. Ayrıca, gövde içerisi kurutma ve soğutma evreleri için perdelenerek bölünmüştür. Gövdenin /3 ü soğutma evresi için ayrılmıştır (Şekil ). Akışkan yataklı sürekli kurutucu gövdesi, % eğimle taşıyıcı sistem üzerine monte edilmiştir. 3... Elek Elek, krom-nikel alaşımı bir malzeme olup, bir dış alım ürünüdür. Uygulamada farklı elek yapıları ile karşılaşılmaktadır. Bu çalışma için seçilen elek tipi şeması Şekil 3. te görülmektedir. Bu yapı kurutma havasının dik çıkışını sağlamakta ve tuzu hafiften kaldırarak hava yastığı oluşturmaktadır. Eleğin gövde üzerine yerleştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Elek, akış yönüne dik olarak konulmaktadır. Bu durum, tuzun akışını yavaşlatmakta ve daha uzun süre kurutma havasına maruz kalmasını sağlamaktadır. Elek 0 x 66 cm boyutlarında hazırlanarak gövde üzerine yerleştirilmiştir. Kurutma davlumbazı, mm lik siyah saçtan imal edilmiştir. Kurutma davlumbazı Şekil 3. de görüldüğü gibi tasarımlanmıştır. Bu tasarım, kurutma havasının daha uzun süre içeride kalmasını ve kurutma havasının etkin kullanımını sağlamak için yapılmıştır. Ayrıca, yapılan bu davlumbaz, tuz zerreciklerinin çökeltilmesini sağlayarak daha az tuz pudrasının egzoz edilmesine sebep olmaktadır. Şekil. de görüldüğü üzere, davlumbaza ürün girişi yapılmaktadır. Davlumbaza ürün girişinin yavaş ve elek üzerine yayılarak dökülmesini sağlamak için perdeleme yapılmıştır. Tuzun, kurutma davlumbazından soğutma davlumbazına geçişi için aralık bırakılmış olup, bu aralık ayarlanabilirdir. 3..4. Soğutma davlumbazı Soğutma davlumbazı, mm lik siyah saçtan imal edilmiştir. Kuruyan tuzun yataktan dağılmadan alınabilmesi için boşaltma kanalı yapılmıştır. 3..5. Titreşim motoru Temin edilen bir elektrikli zımpara motorunun milinin her iki ucuna 0 mm kalınlığında 80 mm çapında alüminyum disk bağlanarak (ağırlık merkezi değiştirilerek) titreşim motoruna dönüştürülmüştür. Elektrik motoru JIAN, 0 V,50 Hz,0 W,,5 amps. özelliklerine sahiptir. Ayrıca motor devri ayarlanabilmektedir. Bu motor, Şekil de görüldüğü gibi de kurutucuya monte edilmiştir. 3..6. Taşıyıcı yaylar Taşıyıcı yay olarak TOFAŞ Şahin marka otomobillerin motorlarında kullanılan supap yaylarından 4 adet kullanılmış ve Şekil de görüldüğü gibi taşıyıcı sistem üzerinde konumlandırılmıştır. 3..7. Taşıyıcı sistem Taşıyıcı sistem, akışkan yatak kurutucuyu taşıyacak ve sistemin titreşimini olumsuz etkilemeyecek bir şekilde tasarlanarak imal edilmiştir. 3.3. Kurutma Havası Emiş Fanı Kurutma için ihtiyaç duyulan havanın sağlanması için uygun fan seçimi yapılarak sisteme monte edilmiştir. Fanın giriş ağız çapı 5 mm ve çıkış ağzı 90x00 mm dikdörtgen kesitlidir. Fana ait diğer özellikler; DEMSAN Havalandırma San. Tic. Ltd. Şti., 750 m 3 /h, 483 dev/dak,
80 Watt, 0,8 A, 50 Hz, 30 C, 63 dba, 4 kg, 0-30 V, 5/400 MF dir. 3.4. Isı Üreteci Isı üreteci, mm lik siyah saçtan Şekil 4 te görüldüğü gibi imal edilmiştir. kurutucuda ihtiyaç duyulacak olan enerji miktarı hesaplanmalıdır. Hesaplanan bu enerjiyi, sistemin ısı kaynağı (ısı pompası, güneş enerjisi, elektrikli ısıtıcı, çeşitli yakıtların kullanıldığı kazanlar gibi.) sağlamalıdır. Akışkan yatak kurutucuda tuzun kurutulması için gerekli olan toplam enerji miktarı; Q = + + 3 + 4 + 5 (4.) olarak kurutucuda harcanan ya da kaybolan ısıların toplanması ile bulunur ve kaybolan ya da harcanan bu ısılara ait eşitlikler aşağıda sırası ile verilmiştir. Kurutucu yüzeylerinin ısıtılması için gerekli enerji; = m y c y T (4.) Kurutma havasının ısıtılması için gerekli enerji; = V c p,h ρ T (4.3) Şekil 4. Isı üreteci Her bir rezistans gücü 40 W olan 5 adet boru tipi rezistans üretece bağlanmıştır. Boru tipi rezistanslar 3 adet 6 lı, adet 7 li olmak üzere gruplandırılmıştır. Her bir 6 lı grubun gücü 460 W, 7 li grubun gücü ise 870 W tır. 6 lı gruplardan,. grup no lu,. grup no lu, 3. grup 3 no lu, 7 li grup 4 no lu anahtar tarafından kontrol edilmektedir. Anahtar grubunun her bir anahtarında 80 W, ancak 4. grup anhtarın 3. anahtarında 30 W kontrol edilmektedir. 3.6. Sistem Kumanda Panosu Sistem kumanda panosunun Şekil 5. de görüldüğü üzere tasarımı yapılarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Kumanda panosu üzerinde P ile gösterilen anahtar devir-daim (sirkülasyon) pompasını, V ile gösterilen anahtar titreşim (vibrasyon) motorunu ve F ile gösterilen anahtar emiş fanını kumanda etmektedir. Tuzun ısıtılması için gerekli enerji; 3 = m t c p,t T (4.4) Tuzdaki nemin buharlaştırılması için gerekli enerji; 4 =S a 4 a (4.5) '' ' 4 = [ ] a h (4.6) ss h s Eş. 4.5 de kg başına verilen ısı bulunarak Eş. 4.6 dan da gerekli olan enerji hesaplanabilir. Kurutucudan çevre havasına olan ısı kayıplarını karşılamak için gerekli enerji; 5 = K A ( T T ) k iç T d Z (4.7) = + + K α iy α dy d d d n + +...+ λ λ λ n (4.8) ile bulunur. 4.. Tam Kuru Ağırlığın Bulunması Şekil 5. Sistem kumanda paneli V. Titreşim (vibrasyon) motoru. Birinci grup anahtar. İkinci grup anahtar 3. Üçüncü grup anahtar 4. Dördüncü grup anahtar S. Birinci sigorta S. İkinci sigorta 3S. Üçüncü sigorta F. Fan PR. Priz 4. Teorik Çözümleme 4.. Kurutma sistemi İçin Enerji Miktarının Hesaplanması Kurutma uygulamalarında sistem kapasitesi belirlenirken, Islak tuzun tam kuru ağırlığının bulunması; sıcaklığı kontrol edilebilen bir etüvde 03 ± C da, çevre basıncında 6 saat süre ile kurutulması sonunda meydana gelen kütle kaybına bağlı olarak nem içeriğinin belirlenmesidir. Etüv, elektrikle ısıtılan ve sıcaklığı kontrol edilebilen hava dolaşımına sahip, sıcaklığı 03 ± C da tutabilen bir cihaz olmalıdır. Desikatör ise; etkili bir nem çekici olup, örneğin Kalsiyum Klorür (CaCl) ihtiva eden ve tartım kaplarının soğumalarını kolaylaştıran bir metal veya porselen plakalardan olmalıdır. Her biri yaklaşık 50 g olan 4 deney numunesinde tuzun nem içeriği tespit edilir. Boş kuru madde kapları ve kapakları (M 0) 0,00 yaklaşımla tartılır. Tartım kabında 50 g kadar deney numunesi 0,00 g hassasiyetle tartılır. Numune kuru madde (M ) kabının tabanı yüzeyine yayılır. Bu işlemler mümkün olduğu kadar
çabuk gerçekleştirilir. Numuneler etüve yerleştirilerek kapağı kapatılır. Numuneler 6 saat süre ile kurumaya terk edilir. Bu sürenin sonunda etüvün kapağı açılır. Numuneler etüvden alınarak soğuması için çabucak desikatöre yerleştirilir. Desikatörde numuneler, dış ortam sıcaklığına kadar soğutulur. Numuneler kap ve içeriği ile birlikte 0,00 g yaklaşımla tartılır. Birbirini izleyen iki ağırlık ölçümü arasında kütle farkının her bir numune için % den az olması halinde tam kuru ağırlığa ulaşılmış kabul edilir. Numunenin nem içeriği % de olarak, aşağıdaki eşitlikle hesaplanır: M M ( ) Rutubet muhtevası (%)= 00 M M 0 (4.9) Deney yapılan dört numuneden elde edilen değerlerin ortalaması alınır. Tuzdaki kuru esasa göre hesaplanan su oranı için; YA KA SO KA = KA Tuzdaki yaş esasa göre hesaplanan su oranı için; YA KA SO YA = YA eşitlikleri kullanılır []. 5. Deneylerin Yapılışı 5.. Deney Materyallerinin Hazırlanışı (4.0) (4.) Bu çalışmada kullanılan tuz, Koçhisar Tuz Gölü nden alınan göl tuzu olup, Ankara Cad. No:4 Şereflikoçhisar/Ankara adresinde bulunan Tekin Tuz Nak. Paz. San. Tic. Ltd. Şti. den temin edilmiştir. Deneylerde kurutmaya tabi tutulan tuz ham tuz olmayıp, belirtilen işletmede, belirli işlemlerden (ön işlemler, evaporasyon, öğütme, yıkama, santrifüj vb.) geçirilerek kurutma şartlarına getirilen tuzdur. Tuz, genelde farklı tane büyüklüklerinde olup, zerrecikler halinde de bulunmaktadır. Tuz, işletmeden 0 kg lık plastik bidonlarla silme doldurularak çevre havasının nemini almayacak şekilde kapatılarak deney setinin bulunduğu yere taşınmış ve deneyler yapılıncaya kadar bu bidonlarda muhafaza edilmiştir. 5.. Tuzun Tam Kuru Ağırlığının Bulunması Tuz kurutma deneyleri yapılmadan önce bazı ön deneyler yapılarak tuzun tam kuru ağırlığı bulunmuştur. Tam kuru ağırlığı bulmak için tuz numuneleri, her birine 50 g ıslak tuz konulan 4 ayrı çay tabağı halinde hazırlanmıştır. Tuz konulmadan her bir çelik çay tabağının boş ağırlıkları tespit edilmiştir. Numuneler, 03 ± C de etüvde birinci aşamada 6 saat süre ile bekletilmiş, daha sonra desikatörde soğumaya bırakılmıştır. Soğuyan numuneler 0,00 g duyarlıklı dijital ölçüm cihazında tartılarak sonuçlar alınmıştır. İkinci aşamada numuneler, 6 saat etüvde bekletilmiş ve aynı yöntemle sonuçlar alınmıştır. Üçüncü aşamada da numuneler tekrar 6 saat etüvde bekletilmiş ve aynı yöntemle sonuçlar alınmıştır. Numunelere ait sonuçlar Çizelge. de verilmiştir. Tuz numunelerinin kuru baza göre nem miktarı Eş. 4. den hesaplanarak % 4,4 g su/g kuru madde olarak bulunmuştur. Çizelge. Tam kuru ağırlığın bulunması için hazırlanan numunelere ait kuruma değerleri Numuneler.. 3. 4. Dara (g) 57,8 57,8 57,7 57,8 Ürün Miktarı (g) 50,0 50,0 50,0 50,0 Toplam Miktar (g) 07,8 07,8 07,7 07,8 İlk 6 saat sonunda ürün miktarı 05,7 05,8 05,6 05,7 İkinci 6 saat sonunda ürün miktarı 05,7 05,7 05,6 05,6 Üçüncü 6 saat sonunda ürün 05,7 05,7 05,6 05,6 miktarı % (g su/g kuru madde) 4,3 4,3 4,3 4,6 5.3. Deney planı Yapılan deneylerin planı Çizelge de verilmiştir. Deneyler Çizelge. Deney planı Boru tipi elektrikli ısıtıcı gücü (Watt) Sisteme hava giriş hızı (m/s) Titreşim frekansı. Deney 4 90 Sabit Sabit. Deney 7 380 Sabit Sabit 3. Deney 0 50 Sabit Sabit Tuz kurutmalı bütün deneylerde akışkan yataklı sürekli kurutucuya tuz yüklemesi; sistem çalıştırılıp, kurutma havası sıcaklığı denge haline ulaştıktan sonra, yani; sistemin çalışmaya başlamasından 30 dakika sonra ve eşit miktarlarda yapılmıştır. Kuru ürün numuneleri, tuzun akışkan yatağa yüklenmesinden 90 dakika sonra kuru ürün toplama kabında biriken tuzdan, cam kavanozlara silme doldurulup, kavanoz kapakları kapatılarak alınmıştır. Her iki kurutucu modelinde de enerji kaynağı olarak, boru tipi elektrikli ısıtıcılardan yararlanılmıştır. Elektrikli ısıtıcı,. kademe 490 W,. kademe 7380 W ve 3. kademe 050 W olmak üzere üç kademede kullanılmıştır. Deneyler her bir ısıtıcı gücü için ayrı ayrı yapılmış ve tüm deneyler için kurutma süresi, sistemin çalışmaya başlangıcından sürecin tamamlanmasına kadar 0 dakika ile sınırlandırılmıştır. Akışkan yatak sürekli kurutucuda (AYSK) yapılan deneylerde sıcaklık ölçümlerinin yapıldığı noktalar Şekil 6 da görülmektedir. Yine tüm deneylerde kurutma havası hızı 4,5 m/s olup, kurutma süreçlerinde sabit tutulmuştur. Ayrıca kurutucunun titreşim frekansı tüm deneylerde sabittir. Bu nedenle; yapılan deneylerde kurutma sürecini etkilemeyeceği için titreşim frekansının ölçülmesine ihtiyaç duyulmamıştır. 5.4. Deneylerde Kullanılan Ölçme Cihazları Deneyler yapılırken kullanılan ölçme cihazları ve özellikleri Çizelge 3 de verilmiştir.
Her bir kademedeki ısıtıcı gücü için kurutma havasına verilen enerji elde edilen deneysel verilere göre Eş.4.3 den hesaplanarak Şekil 8. de verilmiştir. 80. KADEME. KADEME 3. KADEME 60 40 Kurutma havası sıcaklığı ( C) 0 00 80 60 40 0 0 0 5 0 5 0 5 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 00 05 0 5 0 Kurutma zamanı (dakika) Şekil 7. AYSK da tuz kurutması yapılırken kurutma havası sıcaklığının zamana bağlı olarak değişimi. KADEME. KADEME 3. KADEME 0 Şekil 6. Akışkan yataklı sürekli kurutma sistemi. Fan. Isı üreteci 3. Kontrol panosu 4. Silo 5. Akışkan yatak sürekli kurutucu Çizelge 3. Kullanılan ölçme cihazları ve özellikleri Ölçme Cihazları Hava hızı ve sıcaklık ölçüm cihazı Dijital tartı Sıcaklık ölçme cihazı 6. Sonuç ve değerlendirme Özellikleri Testo, sıcaklık -0,+70 C, hız 0-0 m/s, ölçüm hassasiyeti 0,0 m/s, 0, C, heated wire, NTC sensör. Metler Toledo, Excellence XS600S model, en yüksek ölçülebilecek miktar 600 g, ölçme hassasiyeti 0,00g. TFA, art. No:30.08, ölçme aralığı (-0) (+00) C ve (- 40) (+39) F, ölçüm hassasiyeti 0, C, batarya,5 V. AYSK da her bir kademedeki ısıtıcı gücü için elde edilen kurutma havası sıcaklığının zamana bağlı değişimi Şekil 6. de görülmektedir. Tuz, her bir ısıtıcı gücünde ayrı ayrı kurutmaya tabi tutulmuştur. Akışkan yatak sürekli kurutucuda tuzdaki nemin buharlaştırılması için yararlanılan enerji Eş.4.3 den hesaplanmıştır. Kurutma zamanına bağlı olarak yararlanılan enerjinin değişimi Şekil 6.3 de görülmektedir. Şekil 7. de görüldüğü gibi her kademede sistemin çalışmaya başlamasından ilk 30 dakika kurutma havası sıcaklık değişimleri yüksek miktarlarda olmaktadır. Yükselme süresinden sonra sistem denge haline kavuşarak, kurutma havası sıcaklığı değişimi. kademede 93, C - 95,4 C aralığında artan bir değişim göstermektedir.. kademede bu değişim 3,6 C - 7,8 C aralığında, 3. kademde 69, C 7,6 C aralığında olmaktadır. Kurutma havasına verilen enerji (kj/s) 9 8 7 6 5 4 3 0 0 5 0 5 0 5 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 00 05 0 5 0 Kurutma zamanı (dakika) Şekil 8. AYSK da tuz kurutması yapılırken kurutma havasına verilen enerjinin zamana bağlı olarak değişimi Yararlanılan enerji (kj/s) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00,00,00 0,00. KADEME. KADEME 3.KADEME 0 5 0 5 0 5 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 00 05 0 5 0 Kurutma zamanı (dakika) Şekil 9. AYSK da tuz kurutması yapılırken yararlanılan enerjinin zamana bağlı olarak değişimi Şekil 9 da görüldüğü üzere kurutmanın başlangıcında ilk 30 dakikada yüksek oranda enerji kullanımı gerçekleşmiştir. Daha sonra kullanılan enerji miktarı, zamana bağlı olarak azalmakta ve daha sonra denge haline ulaşmaktadır. Kurutma işleminin başlangıcında kullanılan enerjinin önemli bir miktarı akışkan yatağın ısıtılmasında harcandığından enerji kullanımı yüksek oranda olmaktadır. Kurutma sistemi sürekli bir sistem olup, akışkan yatağa sürekli nemli tuz girişi sağlanmaktadır. Bu nedenle yararlanılan enerji bir süre sonra küçük değişim miktarları ile denge haline ulaşmaktadır.
AYSK da her bir kademede yapılan deneylerle 90 dakika sonunda kuru ürün toplama kabında toplanan kurutulmuş tuzdan numuneler alınıp, etüvde 50 şer gram tuz tam kurutmaya tabi tutularak nem içeriği değerleri bulunmuştur. Birinci kademede yapılan deneyde kuru olarak alınan numunenin nem içeriği % 3,3, ikinci kademede yapılan deneyde kuru olarak alınan numunenin nem içeriği %,4 üçüncü kademede yapılan deneyde kuru olarak alınan numunenin nem içeriği % 0,9 olarak tespit edilmiştir. Daha önce belirtildiği üzere kurutulacak tuzun nem içeriği (kuru bazda) % 4,4 tür. Benzer bir kurutucuda kurutma konusu üzerine çalışmak isteyenler; Aynı kurutucuda farklı ürünleri de kurutma işlemine tabi tutabilirler. Kurutma havasının giriş neminin, yatak malzemesinin miktarının nasıl bir etki gösterdiğini de inceleyebilirler. Aynı sistemde kurutmanın aksine bir nemlendirme sürecine ilişkin araştırmalar yapabilirler. Kurutma havasının ısıtılması için elektrik enerjisine kıyasla güneş enerjisi veya katı yakıt yanma enerjisi kullanılırsa maliyet açısından ve sürece uygunluk açısından nasıl sonuçlar elde edileceğini araştırabilirler. Kurutma sisteminden egzoz edilen havanın kazanılması için değişik atık enerji kazanım sistemleri tasarımlanarak sistem verimindeki artışın ne kadar olabileceğini inceleyebilirler. [9] Güngör, A., Özbalta, N., Endüstriyel kurutma sistemleri, III. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi Bildiriler Kitabı, İzmir, : 737-747, (997). [0] Kanarya, A., Akışkan yataklı kurutma prosesinin matematiksel modellemesi Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kocaeli, -66, (00). [] Ceylan, İ., "Programlanabilir (PLC) Isı Pompalı Kurutucunun Tasarımı, İmalatı ve Kereste Kurutma İşleminde Deneysel İncelenmesi", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 3-33, (007) Kaynaklar [] Yalçın, E., Ertem, M. E., Deniz tuzlalarının Türkiye tuz potansiyelindeki yeri,. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, 08-5, (997). [] Ersoy, A., Yünsel, T. Y., Çözelti madenciliği ile tuz üretimi, 4. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, 08-0, (00). [3] İnternet: Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Türk gıda kodeksi sofra ve gıda sanayi tuz tebliği., http://rega.basbakanlik.gov.tr/main.aspx?home=http://r ega.basbakanlik.gov.tr/eskiler/005/0/00503.html. T.C., Resmi Gazete, 5699, (3.0.005). [4] Parlak, H., Özkan, S. M., Ertem, H. İ., Sekizinci beş yıllık kalkınma planı, Madencilik ÖİK Raporu Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Kimya Sanayii Hammaddeleri,(Bor Tuzları - Trona - Kaya Tuzu - Sodyum Sülfat - Stronsiyum) Çalışma Grubu Raporu, Ankara, : 93-, (00). [5] Van Ballegooijen, W.G.E., Van Loon, A.M., Zanden, V.D., Modeling diffusion-limited drying behaviour in a batch fludized bed dryer, Drying Technology, 5 (3,4): 837-855, (997). [6] Topuz, A., Akışkan yatakta fındık kurutma prosesinde ısı ve kütle geçişinin incelenmesi, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, -93, (00). [7] Yüzgeç, U., Kurutma sürecinin modellenmesi ve akıllı öngörülü denetimi, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli, -35, (005). [8] Bayrock, D., Ingledew, W.M., Mechanism of viability loss during fluidized bed drying of baker s yeast, in: Food Research International, 30 (6): 47-45, (997a).