Poroz ortamda ısı ve kütle geçişinin teorik ve deneysel incelenmesi

Abstract

Pişirme, gıdadaki belirli kimyasal reaksiyonların optimum şekilde oluşması için gıdaya ısı transfer edilmesi olarak tanımlanabilir. Pişirme sırasında gıdada birçok kimyasal değişim eş zamanlı olarak gerçekleşmektedir. Hamurlu gıdaların pişirilmesinde bu reaksiyonlar sonrasında kabarma, yüzey renk değişimi, kütle kaybı ve kabuk oluşumu gözlenmektedir. Bu doktora tez çalışmasında kağıtta kek pişirme işleminin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi amaçlanmaktadır. Tezin ilk bölümünde, literatürde konu ile ilgili geçmişte yapılan çalışmalar incelenip özetlenmiş ve çalışmaya başlama nedenleri, ulaşılmak istenen sonuçlar genel olarak paylaşılmıştır. Literatür araştırması; kabuk kalınlığı ve renk değişimi, yükseklik ve hacim değişimi, ısı ve kütle transferi, kimyasal reaksiyonlar ve gözeneklilik başlıkları altında yapılmıştır. Tezin ikinci bölümünde; pişirmeye girdi teşkil eden sıcaklık, fan devri, pişirme süresi ve nem miktarının pişirme üzerindeki etkileri incelenmiştir. Eş zamanlı gerçekleşen ısı ve kütle transferini ortaya koymak için pişirme sırasında elde edilen deneysel ölçümlerden (sıcaklık, su içeriği, ağırlık kaybı, kabuk kalınlığı ve yüzey rengi) faydalanılmıştır. Deneysel veriler kullanılarak kek pişirme işlemi için bir matematiksel modeller geliştirilmiştir. Bu modeller, kek pişirme işleminin sonuçlarının tahmin edilebilmesini sağlamaktadır. Tezin üçüncü bölümünde ise, ev tipi elektrikli bir fırın için HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) modeli oluşturulmuş ve deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Oluşturulan bu model ile optimum pişirme koşulları için gerekli olan pişirme sıcaklığı, pişirme süresi ve fan devri belirlenebilmektedir. Tez çalışmasının son bölümünde ise sonuçlar değerlendirilerek öneriler sunulmuştur. Pişirme sıcaklığı, pişirme süresi, fan devri ve nem miktarının; kütle kaybı, yükseklik, kabuk kalınlığı ve yüzey rengi üzerindeki etkileri açıklanmıştır. Doğrulama testleri matematiksel model ve HAD analiz sonuçlarının deneysel sonuçlarla uyumlu olduğunu göstermiştir.