Güneş enerjisi destekli enerji depolama sistemli kurutma sisteminde elma kurutulmasının incelenmesi

Abstract

Zirai ürünlerin hijyenik şartlarda kurutulması çok büyük bir öneme sahiptir. Tarımsal ürünler ülkemizde genellikle yere serilerek kurutulmaktadır. Bu durumda aflatoksin gibi zararlı etkilerin ürün kalitesini etkilemesi söz konusu olmaktadır. Ürün kurutucuları ise ürünün daha sağlıklı şartlar altında kurutulmasını sağlarlar. Bu çalışma kapsamında güneş enerjisi destekli enerji depolama sistemli kurutma sistemi geliştirilerek, güneş enerjili kurutucuda performansa etki eden faktörler deneysel olarak belirlenmiştir. Isıl enerji depolama sistemi olarak izolasyonlu çakıl taşı yatağı sistemi tasarlanarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, geliştirilen bu sisteme entegre edilen reküperatör(çapraz akışlı ısı değiştirici) ünitesi ile elde edilen olan atık ısının yaklaşık %50-60 oranında geri kazanılması söz konusu olmuştur. Geliştirilen bu sistemde zirai ürün olarak elma kurutulmuştur. Çalışmada sarı ve yeşil renkli golden elma tercih edilmiştir. Gerçekleştirilen deneylerde 5-10 mm arasında değişen kalınlıklarda elma dilimlerinin kuruma davranışları incelenmiştir. Deney süresince sistemin özellikle giriş ve çıkış noktalarına yerleştirilen sensörler ile sistem içerisindeki sıcaklık, bağıl nem, basınç ve hava hızı değerleri ölçülerek elde edilen veriler datalogger ile veritabanına aktarılmıştır. Bununla birlikte 0,01 gr. hassasiyete sahip terazi ile de kurutulan ürünlerden alınan numunelerin ağırlık değişimleri 30 dakika ara ile ölçülmüştür. Deneysel çalışmalar süresince kabin içerisindeki kuruma süreleri 550C- 630C arasında değişen sıcaklıklarda genellikle 6 saat olarak belirlenmiştir. Sistemin tam kapasite çalıştırılması durumunda kabin giriş ve çıkışı arasındaki bağıl nem farkı en yüksek %16, hava hızı farkı 1.05 m/s, özgül nem çekme hızı (SMER) 2.502 kgH2O/kWh ve nem alma verimi(MER) 4.14 kgH2O/h olarak bulunmuştur. Deney numunelerinin bazıları Ege Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü'ne iletilerek burada renk, doku, tat, nem tayini ve su aktivitesi açısından teste tabi tutulmuş olup bu çalışmalar sonucunda kurutulan elma dilimlerinin özelikle nem tayinlerinin %10'nun ve su aktivitesi değerlerinin de 0.7'nin altında çıkmasından dolayı kuru madde olarak kabul edilebileceği ve uzun süre bozulmadan kalabileceği ortaya çıkmıştır. Yapılan bu deneysel çalışmalar sonucunda güneş enerjisi destekli ve enerji depolama sistemli kurutma sisteminin düşük nem ve sıcaklık değerleri arasında çalışmasından dolayı kurutulan ürünün kalitesinde de olumlu etkisinin bulunduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışma kapsamında geliştirilen güneş enerjisi destekli kurutma sistemi ile benzer kapasiteye sahip elektrikli kurutma sistemlerinin enerji tüketimi ile ilk yatırım ve işletme maliyetleri açısından karşılaştırılması yapılmıştır. Elektrikli kurutma sistemi günde ortalama 35KWh enerji tüketirken güneş enerjisi destekli enerji depolama sistemli kurutma sistemi ise fanlar ve reküperatör ünitesinden dolayı günde ortalama 8.12KWh enerji tüketmektedir. Dolayısıyla, geliştirilen bu sistem sayesinde kurutma işleminde elektrik enerjisinden yaklaşık %76.8 oranında tasarruf sağlanmıştır. Ayrıca her iki sistem de benzer kapasitede çalıştırıldığında bu çalışma kapsamında geliştirilen güneş enerjisi destekli enerji depolama sistemli kurutma sisteminin kendisini 6 ay içinde , benzer kapasiteye sahip elektrikli kurutma sisteminin ise kendisini 12 ay içinde amorti edebildiği sonucu ortaya çıkmaktadır.