Determination of the Thermal Conductivity of Some Ice Cream Mixes as a Function of Temperature (Turkish with English Abstract)

Abstract

In this study, thermal conductivity of Maras ice cream and standard ice cream mixes produced in continuous system in a modern ice cream plant were measured at temperatures ranging from –30°C to 30 °C using the transient hot-wire probe method. The system was calibrated by using a gel made with pure water and 0.3% agar. The effects of various experimental conditions were also considered, to optimize the line heat source technique used for the measurements. The results have shown that the thermal conductivity values of frozen samples were greater than the ones found for unfrozen samples. Thermal conductivity values are obtained at 25°C 0.494 W/m.K, at –30 °C 1.051 W/m.K for Maras ice cream mix and at 25 °C  0.452 W/m.K, at –30 °C  0.993 W/m.K for standard ice cream mix. It was determined statistically that thermal conductivity values depend on composition and temperature of the mixes.

Keywords

• Thermal properties, thermal conductivity, freezing, prob method.  

Bazı Dondurma Karışımlarının Isıl İletkenliklerinin Sıcaklıkla Değişiminin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada geleneksel ürünlerimizden olan ve modern bir işletmede sürekli sistemde üretilen Maraş usulü ve kaymaklı dondurma karışımlarının  -30 °C ile +30°C sıcaklık aralığındaki  ısıl iletkenlik değerleri çizgisel ısı kaynaklı prob yöntemi kullanılarak deneysel olarak belirlenmiştir. Kalibrasyon materyali olarak % 0.3 agar içeren saf su  kullanılmıştır. Optimum ölçüm koşulları; değişik elektriksel akım, işlem süreleri ve örnek boyutları kullanılarak tespit edilmiştir. Örneklerin donmuş durumlarındaki ısıl iletkenlik değerlerinin donmamış durumlarına ait ısıl iletkenlik değerlerinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir.  Maraş usulü dondurma karışımının ısıl iletkenliği 25 °C’de 0.494 W/m.K, –30 °C’de 1.051 W/m.K; kaymaklı dondurma karışımının ısıl iletkenliği ise 25 °C’de 0.452 W/m.K, –30 °C’de 0.993 W/m.K  olarak ölçülmüştür. Örneklerin ısıl iletkenlik değerlerinin bileşim ve sıcaklıkla değişim gösterdiği saptanmıştır. 

Keywords

• Isıl özellikler, ısıl iletkenlik, dondurma, prob metodu. 

References

1. Anonim 1984. TS 4265 Dondurma. TSE. Ankara.
2. Blackwell JH. 1956. The axial-şow error in the thermal conductivity probe. Can. J. of Phys. 34: 412-417.
3. Cogné C Andrieu J Laurent P Besson A and Nocquet J. 2003. Experimental data and modelling of thermal properties of ice creams. Journal of Food Engineering,58: 331-341.
4. De Vries DA and Peck AJ. 1959. On the cylindrical probe method of measuring thermal conductivity with special reference to soil 1: Extension of theory and discussion of probe characteristics. Australian Journal of Physics. 11: 255-271.
5. Delgado AE. Gallo A, De Piante 0 and Hubiolo, A. 1997. Thermal conductivity of unfrozen and frozen strawberry and spinach. Journal of Food Engineering. 31 :137—146.
6. Geankoplis CJ. 1983. Transport Processes and Unit Operations. Prentice-Hall International Inc., 921 s. New Jersey.
7. Heldman DR. 1982. Food propeties during freezing, Food Technol.. 36, 92-96.
8. Murakami EG. Sweat VE. Sastry SK, Kolbe E, Hayakawa K and Dame A. 1995. Recommended design parameters for ther- mal conductivity probes for nonfrozen food materials. Journal of Food Eng. 27: 109-123.

9. Murakami EG, Sweat VE. Sastry SK and Kolbe E. 1996. Analysis of various design and operating parameters of the ther- mal conductivity probe. Journal of Food Engineering, 39:209-225.
10. Rizvi SSH. Blaisdell JL and Harper WJ. 1980. Thermal diffusivity of model anolog systems. Journal of Food Science, 45:1727-1731. _
11. Sastry SK and Dana AK. 1984. Thermal properties of frozen peas, clams and ice cream. Can. Inst. Food Sci. Technol. J.. 17(4): 242-246.
12. Singh HP. 1995. Thermal properties of frozen foods. In Engineering Properties of Foods, MR Hao and SSH Ftizvi (eds), pp.139—166, Marcel Decker Inc.. New York.