Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Kurutmada gerçeklesen kütle transfer olayları

Yük. Lis. Tez Semineri
by

ayşegül bani

on 15 January 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Kurutmada gerçeklesen kütle transfer olayları

KÜTLE TRANSFER OLAYLARI 1.NEDEN KURUTMA? Faydaları nedir? -Kurutma ile üründeki mevcut su, ürünün bozulmasına imkân vermeyecek bir düzeye kadar azaltıldığı için kesin bir muhafaza imkanı oluşmaktadır.

-Gıda hacmi küçülür, ağırlık azalır. Buna bağlı olarak ambalaj maliyeti azalır, taşınması kolay olur.

-Kuru gıdalar, konserve gıdalara göre daha az maliyetlidir.

-Kurutulmuş gıdalar, diğer yöntemlerle muhafaza edilenlerden farklı olarak, besin öğeleri açısından yoğunlaştırılmış nitelik kazanmaktadır 2. KURUTMA NEDIR? Kurutma; bir eş zamanlı ısı ve kütle transferi prosesidir. KURUTMA YÖNTEMLERİ Kondüksiyonla kurutma: Bu yöntemde buharlaşma için gerekli ısı kondüksiyonla taşınır, yani kurutulacak madde hareketsiz kalırken veya hareket ederken bu sırada temas ettiği sıcak yüzeyden maddeye ısı taşınır. Radyasyonla kurutma: Kurutulacak maddeye ısı, herhangi bir maddi tasıyıcı gerekmeksizin etrafındaki bir radyasyon alanından ulastırılır. Konveksiyon ile kurutma: Bu yöntemde ise ısı, hava tarafından taşınır. Sıcak hava kurutulacak maddenin içinden, üzerinden ve arasından geçirilir. 2.1. Kuruma Asamaları: Isınma Periyodu (A-B bölgesi): Gıda maddesinin yüzey sıcaklıgının, ortam sıcaklıgıyla dengeye gelmesi sürecidir. Genel olarak, bu bölümde kuruma hızında bir artma görülmekle birlikte tüm kuruma isleminin çok az bir bölümünü olusturdugundan göz önüne alınmayabilir. Şekil 2. Kuruma hızının ürün nem içeriğiyle değişimi Şekil 1. Ürünün nem içeriğinin kurutma süresiyle değişimi Sabit Kuruma Periyodu (B-C bölgesi): Bu periyot sırasında;
* kuruyan ürün yüzeyinin tamamıyla ıslak olduğu kabul edilir. * katı yüzeyden hava akımı içine kütle transferi mevcuttur. * Bu periyotta kuruma, doyurulmuş yüzeyden kurutma havası içine durgun bir şekilde hava filminin transferiyle meydana gelir. 1. Isınma
Periyodu 2. Sabit Hız
Periyodu 3.Azalan Hız Periyodu * Yüzeyde ilk kuru noktanın oluştuğu duruma kritik nokta denir. I. Azalan hız periyodu (C-D bölgesi): * Bu periyod sonunda yüzey tamamıyla kuruduğundan buharlaşma maddenin iç kısmında olur. Ürün içerisindeki nemin, sıvı difüzyonu yoluyla ürün yüzeyine erişmesi ve yüzeye ulaşan nemin uzaklaştırılması şeklinde gerçekleşir. II. Azalan hız periyodu (D-E bölgesi): 2.2. DİFÜZYON Difüzyonla kütle transferi, konsantrasyon farkından kaynaklanan moleküllerin gelisşigüzel hareketidir. 2.3. NEM İÇERİĞİ Yaş baz Kuru baz üründeki su ağırlığının ürünün tüm ağırlığına oranıdır. üründeki su ağırlığının ürünün kuru ağırlığına oranıdır. Mi : ürünün ilk kütlesi (yas)
Md : ürünün son (mutlak kuru) kütlesi Kuruma hızı DR= M t+dt + M _________ dt DR : kuruma hızı (g.su/g.kuru madde miktarı)

Mt+dt : t+dt anındaki nem içerigi

dt : zaman aralıgı (dk)

Mt : t anındaki nem içerigi Boyutsuz nem oranı MR = _________ M - M M M - t e e 0 t MR : boyutsuz nem oranı
Mt : t anındaki nem içerigi (g.su/g.kuru madde)
M0 : baslangıçtaki nem içerigi (g.su/g. kuru madde)
Me : denge nem miktarı (g.su / g. kuru madde) 2.4. Malzemelerin Sınıflandırılması Higroskopik malzemeler Higroskopik olmayan malzemeler * bünyelerinde yapışkan su içerirler. * serbest suyun kısmi basıncı, malzemeyi çevreleyen havanın su buharı basıncından farklı olduğu için, bulundukları ortamla nem alışverişinde bulunabilirler. Bu malzemeler ancak denge nem içeriğine erişinceye kadar kurutulabilirler. * bünyelerinde yapışkan su yoktur. * bünyelerinde yapışkan su içermediklerinden dolayı, hangi ortamda bulunurlarsa bulunsunlar nem alışverişinde bulunmazlar. 2.5. Katılarda Nemin Baglanıs Sekilleri Yüzey nemi Yapıskan nem yapıskan olmayan nem serbest nem 2.6. Denge Nemi ve Su Aktivitesi Denge halinde, ürün tarafından tutulan suyun buhar basıncı ile havadaki suyun buhar basıncı eşittir. Denge halinde bulunan gıda maddesinin içerdiği nem miktarına denge nemi, denge halindeki ürünü çevreleyen havanın bağıl nemine de denge bağıl nemi denir. Gıda maddelerinde, çeşitli tipte kimyasal reaksiyonların başlaması, sporların çimlenmesi, mikroorganizmaların büyümesi için gerekli olan suyun bünyede bulunması, üründeki suyun buhar basıncına veya su aktivitesine bağlıdır. Su aktivitesi, gıda maddeleri tarafından tutulan suyun özelligğini gösteren bir terimdir ve gıda maddesinin içerdigği suyun buhar basıncının (p), aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına (p1) oranı olarak tanımlanır. 3. KURUMA DAVRANIŞININ MATEMATİKSEL MODELLENMESİ Modellemede temel prensip; hem kurutucudaki hem de üründeki sıcaklık ve nem dağılımını ayrı ayrı karakterize eden matematiksel ifadelerin doğru bir şekilde oluşturulmasıdır.

Elde edilen denklemlerin çözümüyle, zamana bağlı olarak üründe ve kurutucuda meydana gelen sıcaklık ve nem değişimleri belirlenir. 3.1. Dış Direncin İhmal Edildiği Durumlar Çizelge 3.1. Biyolojik malzemelerin kuruma davranışını ifade etmede sıkça kullanılan ampirik ve yarı-ampirik modeller RMSE : tahminin standart hatası
X2 : ki-kare
MRexp,i : deneysel nem oranı değeri
MRpre,i : tahmin edilen nem oranı değeri
N : deneysel veri sayısı
P : kullanılan parametre sayısı’ dır. Difüzyon Teorisi Difüzyon ile su yüzeye doğru taşınır ve hava akımı ile de yüzeyden uzaklaştırılır.Yavaş kuruyan malzemelerde kütle (su), biyolojik malzemenin içinden yüzeyine temel olarak difüzyonla taşınır. Genel olarak katı madde yüzeyinden meydana gelen buharlaşmaya karşı kütlesel direnç ihmal edilebilir seviyede olduğundan, kuruma hızı tamamen difüzyon miktarı ile ilişkilidir. ikinci Fick yasası bir materyal içerisinde difüze olan maddenin konsantrasyonun zamanla değişiminin yerel difüzyon akısındaki değişime eşit olduğunu ifade eder. Difüzyon denkleminin çözümü için yapılan kabuller; Başlangıçtaki nem dağılımı materyal boyunca değişmez.
Kütle transferi merkeze göre simetriktir.
Numune yüzeyinin nem içeriği çevresi ile hemen dengeye gelir, yani kütle transferine gösterilen dış direnç iç dirence kıyasla (Bi>>1) ihmal edilebilir.
Difüzyon katsayısı sabittir ve büzülme ihmal edilebilir. Bu varsayımlara göre başlangıç ve sınır şartları; t = 0, -L<x<L, M=M0 (1)
t>0 , x=L, M=Me (2)
t>0, x=-L, M=Me (3) kütle transferi 2. varsayımda olduğu gibi simetrik ise (2) nolu şart: olarak yazılabilir. 3.2. İç ve Dış Dirençlerin İhmal Edilmediği Durumlar MODEL I Nem difüzyonu hesaplamalarında bazı kabuller yapılmıştır; nem difüzivitesi eşitliği başlangıç ve sınır koşulları: = sabit boyutsuz merkez nem dağılımı nem dağılımının üstel formu: G = A 1 nem difüzivitesi: karakteristik kök: nem transfer katsayısı veya MODEL II (Bi - S korelasyonu) Biot sayısı – kurutma katsayısı korelasyonu, havayla kurutmaya maruz bırakılmış ürünlerin farklı şekilleri için kullanılır. modelleme tekniği prosedürü şöyledir; boyutsuz olmayan nem içeriği deneysel verilerle hesaplanır. 1. 2. G ve S bulunur. 3. levha silindir küre 4. nem difüzivitesi hesaplanır. 5. Biot sayısı hesaplanır. 6. nem transfer katsayısı hesaplanır. 7. A ve B değerleri bulunur. 8. boyutsuz nem dağılımı hesaplanır. MODEL III (Bi - Di Korelasyonu) Dincer sayısı boyutsuz bir sayıdır ve kurutmaya tabi tutulmuş ürünün kuruma katsayısı üzerinde kurutucu akışkanın akış hızının etkili olduğunu temsil eder. Aşağıdaki gibi temsil edilir; Biot sayısı ise ürün içindeki nem difüzyonuna direnci belirtir. Kuruma parametreleri ve proses parametrelerinin tahmini için modelleme tekniğinin prosedürü Bi ve Di değerleri hesaplamaları dışında aynıdır. MODEL IV (Bi -Re Korelasyonu) Biot - Reynolds sayıları arasındaki ilişki Havalı kurutmaya tabi tutulmuş ürünler için; formunda ifade edilir. modelleme tekniği prosedürü diğer modeller için olan prosedürlerle Bi sayısı hesabı dışında aynıdır. Ayşegül BANI KURUTMADA GERÇEKLEŞEN Hazırlayan: Doç. Dr. Ayşe SARIMEŞELİ Danışman: 4. Katılarda nem transferinde sınırlı iç ve dış dirençler vardır (0<Bi<100). 3. Nem kaybı üzerinde ısı transfer etkisi ihmal edilir. 2. Termofiziksel özellikler sabittir. 1. Madde sınırlı bir levhadır ve difüzyon z yönünde tek boyutludur. Kütle, konsantrasyonu yoğun olan bölgeden düşük olan bölgeye doğru hareket etmektedir. D noktasından itibaren oluşan kuru noktalar çoğalmaya ve genişlemeye başlar ve en dışta kuru bir katman oluşur. DE boyunca, kuruma hızı, İç katmanlardan yüzeye difüzlenen nemin difüzyon hızına bağlıdır. E noktasına ulaşıldığında kuruma durmuştur. II. Fick kanunun tek yönlü difüzyon için matematiksel ifadesi Biot Sayısı; Bi =____________________________________ katı içindeki yürütücü kuvvet akışkan içindeki yürütücü kuvvet kütle transferinde iç ve dış dirençlerin hakim olup olmadığını belirten bir boyutsuz sayıdır. Bi < _ 0.1 iç direnç ihmal Bi>100 dışs direnç ihmal 0.1<Bi<100 hem iç hem dıs direnç vardır. kartezyen
koordinat küresel
koordinat Boyutsuz Biot ve Fourier sayıları; Bi= k*L/ D Fo=D*t/L 2 G, lag faktörü, kuruma esnasındaki nem transferinin iç direncini belirtir. S, kuruma katsayısı ürünün birim zamandaki kuruma kapasitesini gösterir.
Full transcript