Bazı tarımsal ürünlerin mikrodalga konvektif kurutma yöntemiyle ince tabaka kurutma kuramına göre kurutulmasında kurutma parametrelerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı barbunya, domates, mantar ve patateslerin kurutma karakteristiklerini belirlemek ve konvektif, mikrodalga ve mikrodalga-konvektif kurutma yöntemleri için en iyi ince tabaka kurutma modelini seçmektir. Bu amaç için, Henderson ve Pabis, Newton, Page, Geliştirilmiş Page, Logaritmik, İki Terimli, Wang ve Singh, Difüzyon Yaklaşımı, Midilli ve İki Terimli Eksponansiyel modelleri deney sonuçlarını analiz etmek için kullanılmıştır. Ayrıca farklı sıcaklıklar ve mikrodalga güçleriyle kurutulan deney örneklerinin modellenmesi için yeni bir ince tabaka kurutma modeli geliştirilmiştir. Yeni model Midilli ve Wang ve Singh modellerinin bir kombinasyonu şeklindedir. Bu modellerin performansları ki-kare (2), hataların karelerinin karekök ortalaması (RMSE) ve belirtme katsayısı (R2)'na göre karşılaştırılmıştır. İncelenen kurutma modelleri arasında, deneylerin çoğunda geliştirilen model barbunya, domates, mantar ve patateslerin kurutma davranışlarının tanımlanması için en iyi model olarak bulunmuştur. Sonuçlar göstermiştir ki, artan kurutma hava sıcaklığı ve mikrodalga güç seviyeleri daha kısa kurutma süresine neden olmuş ve kurutma işlemi azalan periyotta gerçekleşmiştir. Çoğu deneylerde bu sonuçlar kısa bir ısınma periyodundan sonra belirlenmiştir. Kullanılan kurutma yöntemleri arasında, mikrodalga-konvektif kurutma yöntemi önemli ölçüde daha yüksek kuruma hızı ve daha fazla nem uzaklaştırılması sağlamıştır. Mikrodalga-konvektif birleşimi kurutma hem konvektif hem de mikrodalga yöntemleriyle karşılaştırıldığında gereken kurutma süresini azaltmıştır. Ayrıca bu çalışmada, taze ve kurutulan ürünlerin renk ve yapısal değişiklikleri incelenmiştir. Tüm kurutma şartları için taze örneklere en yakın sonuçlar 50 C sıcaklıkta kurutulan örneklerden elde edilmiştir. Tüm kurutma uygulamaları taze örneklerle karşılaştırıldıklarında ürünlerin mikroyapılarında farklı fiziksel değişikliklere neden olduğunu taramalı elektron mikroskobu görüntüleri ortaya çıkarmıştır. Daha yüksek sıcaklıklar ve mikrodalga güçleri örneklerin mikroyapılarına daha büyük zararlara sebebiyet vermiştir.

The objectives of this study were to determine the drying characteristics of barbunya beans, tomatoes, mushrooms and potatoes and to select the best thin layer drying model for convective, microwave and combined microwave-convective drying methods. For this purpose, Henderson and Pabis, Newton, Page, Modified Page, Logarithmic, Two Term, Wang and Singh, Diffusion Approach, Midilli and Two Term Exponential models have been used to analyse the test results. Also, a new thin layer model for modeling the drying of test samples with different temperatures and microwave powers was developed. The new model was a combination of the Midilli and Wang and Singh drying model. The performances of these models have been compared according to three statistical parameters, i.e. reduced chi-square (2), root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R2). Among the drying models investigated, the new model in most of the experiments was found to be the best model for describing the drying behaviour of barbunya beans, tomatoes, mushrooms and potatoes. The results showed that increasing the drying air temperature and microwave power level caused shorter drying times and drying process occurred in falling period. In the most experiments, these results were determineted after a very short warming-up. Among all the drying methods, microwave-convective drying method provided in a significantly higher drying rate and more moisture removal. Combined microwave-convective drying was decreased the drying time required when compared to drying with both convective and microwave methods. The drying time was decreased with increasing drying air temperatures and microwave levels. Additionally, in this study, color and structural changes of fresh and dried samples were investigated. At all drying conditions, the closest values to the colour of fresh samples was obtained from samples dried at 50 C temperature. Scanning electron microscope images revealed that the applications of all drying led to different physical changes in product microstructure, compared to fresh samples. A higher temperature and microwave power caused greater damage to the microstructure of samples.