Kivi Meyvesinin İnce Tabaka Kurutma Karakteristiklerinin ve Sorpsiyon Özelliklerinin Saptanması

Abstract

Meyve ve sebzelerin hasat dönemi dışında da tüketilmesi ve pazar değerinin korunması amacıyla kullanılan yöntemlerin başında kurutma işlemi gelmektedir. Bu çalışmada, son yıllarda ülkemizde üretimi hızla artan kivi meyvesi, 3 mm kalınlıkta dilimlenerek, sıcak havalı bir kurutucuda farklı sıcaklıklarda (50-60-70˚C) ve sabit hava hızında (2.2 m/s) ince tabaka halinde kurutularak kurutma karakteristikleri saptanmıştır. Su ve ürün arasındaki fizikokimyasal ilişkiyi anlamak ve ürünün kalite stabilitesinin devamlılığı bakımından oldukça  önemli olan sorpsiyon izotermleri de (desorpsiyon ve adsorpsiyon) 30, 40 ve 50 ˚C olmak üzere 3 farklı sıcaklık ve 5 farklı ortam bağıl nemi koşulunda yaş ve kurutulmuş örnekler kullanılarak belirlenmiştir. Elde edilmiş olan deneysel sorpsiyon verileri 4 farklı modele yani BET, GAB, Oswin ve Smith  modellerine uydurulmuştur. Kurutma işlemlerine ilişkin deneysel sonuçlara ise Henderson ve Pabis, Page, Logaritmik, Wangh ve Singh olmak üzere 4 matematiksel kurutma modeli uygulanmıştır. Kurutma verilerinin modellenmesi sonucu elde edilmiş olan ortalama karesel hata (RMSE), khi-kare (χ²) ve model etkinliği (EF)  değerlerinin karşılaştırılması ile  kivinin sıcak hava ile kurutulmasında en uygun matematiksel modelin Page modeli olduğu, sorpsiyon davranışları için en uygun modelin ise GAB modeli olduğu tespit edilmiştir.  Efektif difüzyon katsayısı sıcaklığa bağlı olarak  2.73936 x 10^-10 (50 ˚C) ile 3.89772 x 10^-10 m²/s (70˚C) arasında değişmiştir. 

Keywords

• Kivi meyvesi,ince tabaka kurutma,difüzyon katsayısı,sorpsiyon,matematik modelleme

Determination of Thin Layer Drying Characteristics and Sorption Properties of Kiwi Fruit

Abstract

Drying process is one of the methods used to supply consuming of fruits and vegetables out of the harvesting period and to preserve the market value. In this research, kiwi fruit, which is rapidly growing of its production in our country in recent years, was sliced in 3 mm thickness and dried at different temperatures (50-60-70 °C) and constant airspeed  (2.2 m s-1) in a hot air dryer as thin layer. The sorption isotherms, which are very important in terms of continuity of product quality stability and which are used to understand the physicochemical relationship between water and product, were determined at 3 different temperatures  (30, 40 and 50 °C) and 5 different ambient relative humidity conditions for fresh and dried kiwi samples. The obtained experimental sorption data were adapted to 4 different models, namely BET, GAB, Oswin and Smith models. Four mathematical drying models namely Henderson and Pabis, Page, Logarithmic, Wangh and Singh were applied to the experimental results of drying processes. It was determined that the most suitable mathematical model is Page model in hot air drying of kiwi according to the comparison of root mean square error (RMSE), chi-square (χ2) and model efficiency (EF) values obtained by modeling of drying data. It was determined that the most suitable mathematical model is GAB model for the sorption behavior of kiwi fruit. The effective diffusion coefficient values ranged from 2.73936 x 10-10 (50 ˚C)  to  3.89772 x 10-10 m2 s-1 (70 ˚C) depending on the temperature.

Keywords

• Kiwi fruit thin layer drying diffusion coefficient,sorption,modeling

References

1. Uzundumlu, A. S., Bilgi, K., & Kurtoğlu, S. (2018). Kivi Üretiminde Verimi Artırmaya Yönelik Bir Araştırma: Rize İli Örneği. Akademik Sosyal Araştırmalar Dergisi, 7(8), 11-26.
2. Çınar, İ. (2009). Ozmotik dehidrasyon mekanizması ve uygulamaları. Gıda 34 (5): 325-329.
3. Toğrul, İ.T., Toğrul, H. (2007). Determination of moisture transport parameters of some fruits under open sun drying conditions. International Journal of Green Energy 4 (4), 397-408.
4. Koyuncu, T., Tosun, İ., Pınar, Y. (2007). Drying characteristics and heat energy requirement of cornelian cherry fruits (Cornus mas L.). Journal of Food Engineering, 78, 735-739.
5. Darıcı, S., Şen, S. (2012). Kivi meyvesinin kurutulmasında kurutma havası hızının kurumaya etkisinin incelenmesi. Tesisat Mühendisliği, 130, 51-58.
6. Maskan, M. (2001). Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying. Journal of Food Engineering 48, 169-175.
7. Ashrae (1993). Tarım Ürünlerinin Kurutulmasında ve Depolanmasında Göz Önüne Alınacak Fizyolojik Etkenler, Temel el kitabı bölüm 10. Tesisat mühendisleri derneği teknik yayınlar.
8. Midilli, A., Kucuk, H. (2003). Mathematical modeling of thin layer drying of pistachio by using solar energy. Energy Conversion and Management 44 (7), 1111-1112.

9. Doymaz, I., Kipcak A.S., Piskin, S. (2015). Microwave drying of green bean slices; Drying kinetics and physical quality, Czech Journal of Food Sciences, 33 ss. 367-376.
10. Wang, Z., Sun, J., Chen, F., Liao, X., Hu, X. (2007). Mathematical modelling on thin layer microwave drying of apple pomace with and without hot air predrying. Journal of Food Engineering 80: 536-544.
11. Saldamlı, İ., Saldamlı, E. (2004). Gıda Endüstrisi Makineleri. Savaş Yayınevi, Ankara.
12. Aktaş, T., Ulger, P., Daglioglu F., Hasturk Sahin, F. (2008). Effect of storage time on quality of plum osmotically pretreated with trehalose and sucrose solutions before drying. Proceedings of 10th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture. 14-17 October, p. 904–909. Antalya, Turkey.
13. Öztekin, S., Soysal Y. (2002). Denge Nemi Ölçüm ve Hesaplama Yöntemleri. Tarım Ürünleri Kurutma Tekniği Çalıştayı, 21-22 Mart 2002, İzmir.
14. Rahman, S. (1995). Food Properties Handbook. Contemporary Food Science Series, CRC Press.
15. Bengston, G., Rahman, M. S., Stanley, R., Perera, C. O. (1998), Effect Specific Pretreatment on the Drying Behavior of Apple Rings. New Zeland Inst. of Food Science and New Zeland Conference, Nelson, 10s.
16. Sun, D. W., Woods J. L. (1994). Low temperature moisture transfer characteristics of wheat in thin layers, Transactions of the ASAE 37, 1919-1926.
17. Doymaz, I. (2004). Effect of drying treatment on air drying of plums. Journal of Food Engineering 64 (4), 465-470.
18. Wang, C. Y. , Singh, R.P. (1978). A single layer drying equation for rough rice. ASAE, 78-3001, ASAE, St. Joseph, MI.
19. Brunauer, S., Emmett, P.H., Teller, E. (1938). Adsorption of gases in multimolecular layers. Journal of the American Chemists’ Society. 60, 309–319.
20. Oswin, C.R. (1946). The kinetics of package life. III. The isotherm. Journal of Chemical Industry (London), 65, 419–423.
21. Andrade P. R. D., Lemus M. R.., Pérez C. C. E. (2011). Models Of Sorptıon Isotherms For Food: Uses And Lımıtatıons. Vıtae, Revısta De La Facultad De Quõmıca Farmaceutica. 18(3), 325-234.
22. Van den Berg., C. (1985). Water activity. In: Concentretion an Drying of Foods (ed. D. Mac Carthy), Elsevier Applied Science Publishers, 11-36.
23. Ertekin, C., Yaldiz, O. (2004). Drying of Eggplant and Selection of a Suitable Thin Layer Drying Model. Journal of Food Engineering, 63, 349-359.
24. Kaya, A. (2008). Kurutmada Isı ve Kütle Transferinin Teorik ve Deneysel Olarak İncelenmesi. (Doktora Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi, KTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Trabzon, Türkiye.
25. Özel, Ö.F. (2010). Balkabağının Farklı Kurutma Şartlarındaki Kuruma Karakteristiklerinin Belirlenmesi.(Yüksek Lisans Tezi) Selçuk Üniversitesi Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya, Türkiye.
26. Mahjoorian A., Mokhtarian M., Fayyaz N., Rahmati F., Sayyadi S., Ariaii P. (2017). Modeling of drying kiwi slices and its sensory evaluation. Food Science&Nutrition. 5,466–473.
27. Mohammed A., Rafiee S., Keyhani A., Emam-Djomeh Z., 2009. Moisture Content Modelling of Sliced Kiwifruit (cv. Hayward) During Drying. Pakistan Journal of Nutrition. 8(1): 78-82.
28. Doymaz, I., (2011). Drying of eggplant slices in thin layers at different air temperatures. Journal of Food Processing and Preservation 35, 280-289.
29. Mengeş, H.O., Ertekin, C. (2007).Vişne kurutmada kurutmanın çeşitli modellerle açıklanması. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 21,. 4-10.
30. Aktaş, T., Ulger, P., Daglioglu, F., Hasturk, F. (2013). Changes of nutritional and physical quality characteristics during storage of osmotic pretreated apple before hot air drying and sensory evaluation. Journal of Food Quality. 36: 411-425.
31. Samaniego-Esguerra, M., Boag, F. I., Robertson, L. G. (1991). Comparison of Regression Methods for Fitting the GAB Model to the Moisture Isotherms of Some Dried Fruit and Vegetables. Journal of Food Engineering, 13 (2), 133-155.
32. Kiranoudıs, C. T., Maroulis, Z. B., Tsami, E., Marinos, K. D. (1993). Equilibrium Moisture Content and Heat of Desorption of Some Vegetables. J. Food Engng., 20, 55-74.Thin Layer Drying Model. Journal of Food Engineering, 63, 349-359.