Ozmotik Dehidrasyon ve Mikrodalga Kurutma ile Birlikte Limon Halkalarının Kurutma Koşullarının Optimizasyonu

Year 2023, , 845 - 856, 25.12.2023

Zehra Yıldız , Süleyman Reyhan

https://doi.org/10.33462/jotaf.1222365

Abstract

Kurutma süresini kısaltmak, ürün kalite özelliklerini iyileştirmek için ozmotik dehidrasyon ön işlemi ile birlikte birçok kurutma tekniği beraber kullanılmış olup, ozmotik kurutma ile mikrodalga kurutmanın birlikte kullanılması da bu yöntemlerden biridir. Ozmotik dehidrasyon ve mikrodalga kurutma işleminin birlikte kullanılarak kurutma yapılması mikrodalga kurutmanın olumsuz etkilerinin azaltılmasına yardımcı olur. Bu çalışmada, limon halkaların ozmotik dehidrasyon ön kurutma işlemi uygulanmasından sonra mikrodalga fırında kurutma koşullarının optimum seviyeleri Yanıt Yüzey Yöntemi ile belirlenmiştir. Yanıt Yüzey Yöntemin de kurutma parametreleri olarak ozmotik dehidrasyon süresi, çözelti derişimi, mikrodalga kurutma süresi ve mikrodalga gücü seçilmiştir. Optimize edilecek yanıtlar ise nem kaybı, çapsal büzülme oranı ve b renk değeri değişimi olarak belirlenmiştir. Dört faktör üç seviye için Box-Behnken tasarımına göre belirlenen 29 deney yapılmış ve yanıtlar alınmıştır. Dört faktörlü üç seviyeli Box-Benchken deneysel tasarım yöntemi, A ozmotik dehidrasyon süresi (60-180 dk), B çözelti derişimi (% 10-20 (w:v)), C mikrodalga kurutucuda kurutma süresi (2-6 dk) ve D mikrodalga güç seviyesi (100-300 W) aralığında uygulanmıştır. Elde edilen veriler ANOVA ile analiz edilmiş ve en yüksek R2 değerlerini veren nem kaybı için 0,9853, çapsal büzülme oranı için 0,9861 ve b renk değeri değişimi için 0,9770 ile kuadratik modellerin uygun olduğu belirlenmiştir. Nem kaybı üzerine C, D, CD, A², C² ve D² değişkenleri, çapsal büzülme oranı üzerine A, C, D, D² değişkenleri ve b renk değeri değişimi üzerine ise A, C, D, A² değişkenlerinin etkisinin önemli olduğu görülmüştür. Kurutma parametrelerinin optimum değişken seviyelerinden olan ozmotik dehidrasyon süresi 120 dk, çözelti derişimi %15, mikrodalga kurutma süresi 4 dk ve mikrodalga güç seviyesi 200 W olarak bulunmuştur.

Keywords

Limon, Kurutma, Ozmotik dehidrasyon, Mikrodalga kurutma, YYM, Box-Behnken

Supporting Institution

Bu çalışma Tarsus Üniversitesi tarafından Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi

Project Number

MF.21.007

Thanks

Bu çalışma Tarsus Üniversitesi tarafından Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından MF.21.007 Nolu Araştırma Projesi olarak desteklenmiştir

Optimizing Drying Conditions of Lemon Rings Combined with Microwave Drying and Osmotic Dehydration

Abstract

In order to shorten the drying time and improve product quality characteristics, with together osmotic dehydration pretreatment and many drying techniques have been used, and the combination of microwave drying and osmotic drying is one of these methods. Drying by using microwave drying and osmotic dehydration process together helps to reduce the negative effects of microwave drying. In this study, microwave oven optimum drying conditions were determined by Response Surface Method after osmotic dehydration pre-drying apply of lemon rings. In the Response Surface Method, drying parameters were chosen as osmotic dehydration time, solution concentration, microwave drying time and microwave power. The responses to be optimized were determined as moisture loss, diametrical shrinkage rate and b color value change. For four factor and three levels, 29 experiments determined according to Box-Behnken design were conducted and the answers were received. Box-Benchken experimental design method with four factors and three levels, A osmotic dehydration drying time (60-180 min), B solution concentration (10-20% (w :v)) was applied in the range of drying time (2-6 min) in C microwave dryer and drying power (100-300 W) in D microwave dryer. The obtained data were analyzed by ANOVA and it was determined that the quadratic models were suitable with 0.9853 for moisture loss, 0.9861 for diametrical shrinkage ratio and 0.9770 for b color value change, which gave the highest R2 values. It was observed that the effects of C, D, CD, A², C² and D² variables on the moisture loss, A, C, D, D² variables on diametrical shrinkage rate and A, C, D, A² variables on b color value change. Drying parameters were found to be optimum variable levels, osmotic dehydration time was 120 min, solution concentration was 15%, microwave drying time was 4 min and microwave drying power was 200 W.

Keywords

Lemon, Drying, Osmotic dehydration, Microwave drying, RSM, Box-Behnken

Project Number

MF.21.007

References

• Aboud, A. (2013). Drying characteristic of apple slices undertaken the effect of passive shelf solar dryer and open sun drying. Pakistan Journal of Nutrition, 12(3): 250-254.
• Al-Harahsheh, M., Ala’a, H. and Magee, T. R. A. (2009). Microwave drying kinetics of tomato pomace: Effect of osmotic dehydration. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48(1): 524-531.
• Alibaş, İ. (2012). Asma yaprağının (vitis vinifera l.) mikrodalga enerjisiyle kurutulması ve bazı kalite parametrelerinin belirlenmesi, Tarım Bilimleri Dergisi, 18: 43‐53. , Alkaç, S. P. (2019). Isı pompalı infrared kurutucuda dilimlenmiş limonun kurutulmasının performans analizi. (Yüksek Lisans Tezi) Gazi Üniversitesi, Fen Bililimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği A.B.D.
• Anonim, (2020). Mersin Ticaret ve Sanayi Odası (MTSO), Ekonomik Araştırmalar Müdürlüğü, Ekonomik Rapor. https://www.mtso.org.tr/tr/a/2020-mersin-ekonomik-raporu (Erişim Tarihi: 05.11.2022).
• Aygören, E. (2022). Tarımsal Ekonomi ve Politika Geliştirme Enstitüsü, Ürün Raporu Turunçgiller, Tepge, Yayin No: 353.
• Azadbakht, M., Torshizi, M. V., Noshad, F. and Rokhbin, A. (2018). Application of artificial neural network method for prediction of osmotic pretreatment based on the energy and exergy analyses in microwave drying of orange slices. Energy, 165: 836-845.
• Bilen, M., Ateş, Ç. and Bayraktar, B. (2018). Determination of optimal conditions in boron factory wastewater chemical treatment process via response surface methodolgy. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(1): 267-278.
• Chen, H. H., Hernandez, C. E. and Huang, T. C. (2005). A study of the drying effect on lemon slices using a closed-type solar dryer. Solar Energy, 78(1): 97-103.
• Darıcı, S. (2012). Kivi meyvesinin kurutulmasında kurutma havası hızının kurumaya etkisinin incelenmesi. Tesisat Mühendisliği Dergisi, 20(130): 51- 58.
• Darvishi, H., Khoshtaghaza, M. H. and Minaee, S. (2014). Drying kinetics and colour change of lemon slices. International Agrophysics, 28(1): 1-6.
• Datta, A. K. and Davidson, P. M. (2000). Microwave and radio frequency processing. Journal of Food Science, 65: 32–41.
• Deepika, S. and Sutar, P. P. (2017). Osmotic dehydration of lemon (Citrus limon L.) slices: Modeling mass transfer kinetics correlated with dry matter holding capacity and juice sac losses. Drying Technology, 35(7): 877-892.
• Deveci, E. Ü., Gönen, Ç. ve Çetin, G. (2019). Mısır koçanında sülfürik asit, hidrojen peroksit ve ultrasound ön işlemleri ile çözünmüş şeker üretiminin optimizasyonu. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(4), 183-198.
• Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİE) Ulusal Enerji Merkezi Tasarruf Merkezi, (1999). Sanayide Enerji Yönetimi Esasları, Cilt 1, Bölüm 3: Enerji Yönetimi, Ankara.
• Ertekin, C. ve Yaldız, O. (1998). Bazı sebze, meyve ve baharatlı bitkilerin kurutulma yöntemleri ve kullanılan güneş enerjili kurutucular. Tarımsal Mekanizasyon, 18: 17-18.
• Ghanem, N., Mihoubi, D., Kechaou, N. and Mihoubi, N. B. (2012). Microwave dehydration of three citrus peel cultivars: Effect on water and oil retention capacities, color, shrinkage and total phenols content. Industrial Crops and Products, 40: 167-177.
• Güngör, A. ve Özbalta, N. (1997). Endüstriyel Kurutma Sistemleri. III. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi. 20-23 Kasım, P. 737-747. İzmir, Türkiye.
• Karacabey, E., Aktaş, T., Taşeri, L. ve Uysal Seçkin, G. (2020). Sultani çekirdeksiz üzüm çeşidinde farklı kurutma yöntemlerinin kurutma kinetiği, enerji tüketimi ve ürün kalitesi açısından incelenmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 17 (1): 53-65.
• Koç, B. ve Kaymak-Ertekin, F. (2010). Yanıt Yüzey Yöntemi ve Gıda İşleme Uygulamaları. Gıda, 35(1): 1-8.
• Maskan, M. (2000). Microwave/air and microwave finish drying of banana. Journal of Food Engineering, 44: 71-78.
• Moreno, J., Chiralt, A., Escriche, I. and Serra, J. A. (2000). Effect of blanching/osmotic dehydration combined methods on quality and stability of minimally processed strawberries. Food Research International, 33(7): 609-616.
• Nurkhoeriyati, T., Kulig, B., Sturm, B. and Hensel, O. (2021). The effect of pre-drying treatment and drying conditions on quality and energy consumption of hot air-dried celeriac slices: optimisation. Foods, 10(8): 1758.
• Özcan, Ö. ve Samanlı, S. (2017). Kütahya/Altıntaş grafitlerinin kaba flotasyon parametrelerinin box-behnken deney tasarımı kullanılarak optimizasyonu ve modellenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 19(56): 532-542.
• Özden, E. (2020). Elektrostatik toz boya proses parametrelerinin deney tasarımı yöntemleri ile optimizasyonu ve endüstriyel uygulaması, (Yüksek Lisans Tezi) Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Pandya, R. and Yadav, K. C. (2014). Study on effect of pretreatments and microwave drying on banana chips. IOSR Journal of Agriculture and Veterinary Science, 7(7): 04-10.
• Pereira, N. R., Marsaioli Jr, A. and Ahrné, L. M. (2007). Effect of microwave power, air velocity and temperature on the final drying of osmotically dehydrated bananas. Journal of Food Engineering, 81(1), 79-87.
• Polatcı, H. ve Taşova M. (2017). Mikrodalga yöntemi ile kurutulan dereotu yapraklarının (Anethum graveolens L.) kurutma kinetiği ve renk değerlerinin belirlenmesi, Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 17(6): 42-51.
• Prosapio, V. and Norton, I. (2017). Influence of osmotic dehydration pre-treatment on oven drying and freeze drying performance. LWT, 80: 401-408.
• Salehi, F. and Kashaninejad, M. (2018). Modeling of moisture loss kinetics and color changes in the surface of lemon slice during the combined infrared-vacuum drying. Information Processing in Agriculture, 5(4): 516-523.
• Schiffmann, R. F. (1986). Food product development for microwave processing. Food Technology, 40(6): 94-98.
• Serin, G., Kahya, M., Özbayoğlu, M. ve Ünver, H. Ö. (2019). TI6AL4V malzemesinin tornalama işleminde özgül kesme enerjisi ve yüzey pürüzlüğünün incelenmesi ve yapay sinir ağları temelli tahmin modeli geliştirilmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 24(2): 517-536.
• Şahin, H. F., Ülger, P., Aktaş, T. ve Orak, H. H. (2012). Farklı önişlemlerin ve vakum kurutma yönteminin domatesin kuruma karakteristikleri ve kalite kriterleri üzerine etkisi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(1): 15-25.