Development of a Temperature Controlled Microwave Dryer and Effect of Mushroom Drying on Energy and Quality Values

Öz

Mushroom is a perishable product from harvest due to the high humidity of 90%. When planning to occur, it is important to remove excess moisture from the microbiological evaluation of physical and enzymatic degradation. The drying process takes as long as a storable moisture treatment (10-13%) without losing the excess moisture in the product to determine the quality (physico-chemical, phytochemical, etc.). In this study; A temperature at the modeling temperature is 60±1.5 °C and 70±2.5 °C. Drying samples will continue from 92.85% to 10% humidity of the sample. Research that has drying rate, drying rate, rehydration capacity, rehydration rate, color, effect and effective di-activation energy values is used. According to the demonstration, the shortest drying time is estimated at 40 to °C, while the shortest drying time refers to long runs between 210 minutes and 50 °C. The color nominal collection of fresh mushroom is best preserved when stored at 50 ºC. The highest rehydration capacity is seen in the season passing from -70 °C in 50 °C rehydrated water. The hardness model is suitable for use at 70 °C (P<0.05). Rehydration rate and capacity properties were found to be better at 60 °C (P<0.05). Effective heights of dried mushrooms are 1.42-6.39x10-6 m2 s-1 variety. The activation energy value of the dried mushroom sample was calculated as 69.47 kJ mol-1. Among the thin layer drying models, the drying method was the best, I could choose the Pony-Little model (R2: 0.9991). The estimation for this case is that the cultivar is optimally targeted to mature at 70 °C.

Anahtar Kelimeler

• Mushroom drying
• Rehydration temperature
• Drying process
• Physico-chemical properties
• Mathematical modeling
• Effective diffusion-activation energy

Sıcaklık Kontrollü Bir Mikrodalga Kurutucunun Geliştirilmesi ve Mantar Kurutma İşleminin Enerji ve Kalite Değerlerine Etkisi

Öz

Mantar içerdiği %90 seviyelerindeki yüksek nemden dolayı hasat sonrası çabuk bozulabilen bir üründür. Meydana gelebilecek kimyasal, mikrobiyolojik ve enzimatik bozulmaları önlemek için ürün içerisindeki fazla nemin kurutularak uzaklaştırılması önemlidir. Kurutma işlemi üründeki fazla nemi ürünün kalite özelliklerini (fiziko-kimyasal, fitokimyasal vb.) kaybetmeden depo edilebilir bir nem değerine (%10-13) kadar düşürülmesi işlemidir. Bu çalışmada; geliştirilen sıcaklık kontrollü bir mikrodalga kurutucu kullanılarak 50±1,5°C, 60±2°C ve 70±2.5 °C sıcaklık değerlerinde kültür mantarı (şapkalı) kurutulmuştur. Kurutma işlemleri örneklerinin nem içeriği %92.85±0.29’den %10 nem seviyesine düşene kadar devam etmiştir. Çalışma kapsamında sıcaklık kontrollü mikrodalga yönteminin mantarın kuruma süresi, kuruma oranı, matematiksel modelleme, rehidrasyon kapasitesi, rehidrasyon oranı, renk, sertlik ve efektif difüzyon-aktivasyon enerji değerlerine olan etkisi araştırılmıştır. Bulgulara göre en kısa kuruma süresi 40 dakika ile 70 °C kurutma sıcaklığında belirlenirken en uzun kuruma süresi ise 210 dakika ile 50 °C kurutma sıcaklığında yapılan kurutma işlemlerinde belirlenmiştir. Taze mantarın renk değerlerini istatistiksel açıdan en iyi 50 ºC sıcaklıkta muhafaza ettiği tespit edilmiştir. En yüksek rehidrasyon kapasitesi 50 °C rehidre su banyosunda ve 70 °C sıcaklıkta kurutulan örneklerde belirlenmiştir. Sertlik özellikleri açısından incelendiğinde 70 °C sıcaklığın istatistiksel açıdan (P<0.05) daha uygun olduğu bulunmuştur. Rehidrasyon oranı ve kapasite değerleri açısından 60 °C sıcaklığın istatistiksel (P<0.05) olarak daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Kurutulan mantarların efektif difüzyon değerleri 1.42-6.39x10-6 m2 s-1 arasında değişmiştir. Kurutulan mantar örneklerinin aktivasyon enerji değeri ise 69.47 kJ mol-1 olarak hesaplanmıştır. İnce tabaka kuruma modelleri arasında kuruma verilerini en iyi Midilli-Küçük modeli (R2: 0.9991) tahmin etmiştir. Bu şartlar altında elde edilen bulgulara göre kültür mantarının optimum veriler açısından 70 °C sıcaklıkta kurutulması önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Mantar kurutma
• Rehidrasyon sıcaklığı
• Kurutma işlemi
• Fiziko-kimyasal özellikler
• Matematiksel modelleme
• Efektif Difüzyon-aktivasyon enerjisi

Kaynakça

1. Adiletta G., Iannone, G., Russo, P., Patimo, G., De Pasquale, S. and Di Matteo, M. (2014). Moisture migration by magnetic resonance imaging during eggplant drying: A preliminary study. International Journal of Food Science and Technology, 49: 2602-2609.
2. Aktaş, T., Orak, H. H., Hastürk-Şahin, F. and Ekinci, N. (2013). Effects of different drying methods on drying kinetics and color parameters of strawberry tree (Arbutus unedo L.) fruit. Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 10(2): 1-12.
3. Bonazzi, C. and Dumoulin. E. (2011). Modern Drying Technology. In: Tsotsas E, Mujumdar AS (eds) Product Quality and Formulation, vol 3. Wiley-VCH, Weinheim, Germany.
4. Çelen, İ. H., Çelen, S., Moralar, A., Buluş, H. N. and Önler, E. (2015). Mikrodalga bantlı kurutucuda patatesin kurutulabilirliğinin deneysel olarak incelenmesi. Electronic Journal of Vocational Colleges- Special Issue: The Latest Trends in Engineering, 5(4): 242- 287.
5. Çelen, S., Kahveci, K., Akyol, U. and Haksever, A. (2010). Drying behavior of cultured mushrooms. Journal of Food Processing and Preservation, 34: 27–42.
6. Chang, S. T. and Miles, P. G. (1989). Edible Mushrooms and Their Cultivation. 345 p. Florida: CRC Press, Inc. Chen, Q., Li, Z., Bi, J., Zhou, L., Yi, J. and Wu, X. (2017). Effect of hybrid drying methods on physicochemical, nutritional and antioxidant properties of dried black mulberry. LWT, 80: 178-184.
7. Crank, J. (1979). The Mathematics of Diffusion. Oxford University Press, London.
8. Das, I. and Arora, A. (2018). Alternate microwave and convective hot air application for rapid mushroom drying. Journal of Food Engineering, 223: 208-219.

9. Doğan, N., Doğan, C. and Hayoğlu, İ. (2014). Farklı sıcaklık ve süre uygulamalarının Pleurotus ostreatus (istiridye mantarı)'un bazı özelliklerine etkisi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 18(4): 10-16.
10. Doymaz, İ. and Aktaş, C. (2018). Patlıcan dilimlerinin kurutma ve rehidrasyon karakteristiklerinin belirlenmesi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(3): 833-841.
11. Ertekin, C. and Yaldiz, O. (2004). Drying of eggplant and selection of a suitable thin layer drying model. Journal of Food Engineering, 63: 349-359.
12. Han, M. B. (2019). Mantar kurutmada infrared kurutma tekniğinin kullanılması. (Yüksek Lisans Tezi) Çanakkale Onsekiz Mark Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Çanakkale.
13. Hanmammadli, Ç. (2020). Mikrodalga yöntemiyle bazı mantar çeşitlerinin kurutulmasında kurutma parametrelerinin belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi) Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyosistem Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa.
14. Karel, M. and Saguy, I. (1991). Effects of Water on Diffusion in Food systems, in: Water Relationships in Foods. Editor Harry Levine and Louise Slade. Publ. by Springer Science Business Media 157-173.
15. Krokida, M. K., Kiranoudis, C. T., Maroulis, Z. B. and Marinos, K. D. (2000). Effect of pretreatment on color of dehydrated products. Drying Technology, 18(6): 1239– 1250.
16. Lewicki, P. and Lenart, A. (2006). Osmotic Dehydration of Fruits and Vegetables. in Handbook of Industrial Drying. 3rd ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, USA.
17. Lewis, W. K. (1921). The rate of drying of solid materials. Industrial Engineering Chemistry, 13: 427-443.
18. McGuire, R. G. (1992). Reporting of objective color measurements. HortScience, 27: 1254-1255.
19. Midilli, A., Kucuk, H. and Yapar, Z. (2002). A new model for single later drying. Drying Technology, 20(7): 1503-1513. Mujumdar, A. S. (2000). Drying Technology in Agriculture and Food Sciences. Science Publishers, Inc, USA.
20. Omari, A., Behroozi-Khazaei, N. and Sharifian, F. (2018). Drying kinetic and artificial neural network modeling of mushroom drying process in microwave-hot air dryer. Journal of Food Process Engineering, 41: 12849.
21. Plou, E., Lopez-Malo, A., Barbosa-Canovas, G. V., Welti-Chanes, J. and Swanson, B. G. (1999). Polyphenoloxidase activitiy and color of blanced and high hydrostatic pressure treated banana puree. Journal of Food Science, 64: 42-45.
22. Polatcı, H. ve Taşova, M. (2017). Sıcaklık kontrollü mikrodalga kurutma yönteminin alıç (Crataegusspp. L.) meyvesinin kuruma karakteristikleri ve renk değerleri üzerine etkisi. Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5(10): 1130-1135.
23. Polatcı, H., Taşova, M. ve Saraçoğlu, O. (2020). Armut (Pirus communis L.) posasının bazı kalite değerleri açısından uygun kurutma sıcaklığının belirlenmesi. Academic Platform Journal of Engineering and Science, 8(3): 540-546.
24. Şahin, F. H., 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.
25. Şevik, S. (2013). Design experimental investigation and analysis of a solar drying system. Energy Conversion and Management, 68: 227-234.
26. Taşova, M. and Güzel, M. (2020). The effect of drying temperatures on rehydration, model, drying performance and surface area values of mushroom (Agaricus bisporus L.). Turkish Journal of Agricultural Engineering Research, 1(1): 74-84.
27. Tolera, K. D. and Abera, S. (2017). Nutritional quality of Oyster Mushroom (Pleurotus Ostreatus) as affected by osmotic pretreatments and drying methods. Food Science & Nutrition, (5): 989–996.
28. TÜİK (2021). https://www.tuik.gov.tr/. (Erişim tarihi: 15 Ocak 2022).
29. Türker, İ. and İşleroğlu, H. (2017). Mahlep püresinin kızılötesi ışınım ile kurutulması işleminde antosiyanin, fenolik madde ve antioksidan kapasite değişim kinetiği. Gıda Dergisi, 42(4): 422-430.
30. Wang, C. Y. and Singh, R. P. (1978). A Single Layer Drying Equation for Rough Rice. ASAE Paper No: 78-3001, ASAE, St. Joseph, MI.
31. Yağcıoglu, A. (1999). Tarımsal Ürünleri Kurutma Tekniği. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, No: 536. Bornova, İzmir.