Dolum aşamasında pastörizasyon sağlayan indüktif süt dolum makinesi tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, indüksiyonlu ısıtma tekniğiyle çalışan, sıvı gıdaların dolumu esnasında pastörizasyon/sterilizasyon işlemlerini gerçekleştiren bir indüktif dolum makinesi tasarımı için parametrelerin belirlenmesi amacıyla gerekli analizler ve hesaplamalar yapılmıştır. Sıvı gıda maddesi için farklı tasarımlara sahip boru tiplerinde modellemeler yapılmıştır. Bunlardan ilki düz boru; ikinci tasarım, ısı transferini artırmak amacıyla yüzeyinde akış kırıcı kanatlar bulunan boru, üçüncü tasarım ise merkezinde bir mil bulunan ve bu milin üzerinde akış kırıcı kanatlar bulunan tasarımdır.Çalışmada 3 farklı ısıl işlem sıcaklığı için hesaplamalar ve simülasyonlar yapılmıştır. Bu ısıl işlem sıcaklıkları 90°C, 120°C ve 150°C olarak ele alınmış olup; tasarımın ve sıcaklık değerinin boru içerisindeki akışkana etkisi yapılan analizlerle incelenmiştir. İlk iki tasarımda sıcaklık boru yüzeyinden akışkana aktarılmıştır; üçüncü tasarımda ise merkezde bir mil ve bu milin üzerinde akış kırıcı kanatlar tasarlanmış ve sıcaklığın bu mil üzerinden akışkana aktarıldığı durum analiz edilmiştir. Hesaplamalar ve analizlerin sonuçları irdelenmiştir.Çalışmada akış analizi ve hesaplamaları gerçekleştirilen sıvı gıda maddesi olarak su ve süt ele alınmıştır. İlgili akışkanların fiziksel özellikleri simülasyona yansıtılarak akış analizleri elde edilmiş; ayrıca gıdanın mikrobiyolojik durumu incelenmiştir ve tasarımın gıda güvenliğini sağlama durumu irdelenmiştir.Yapılan analizler sonucunda, maliyet esaslı düşünüldüğünde en verimli tasarımın yüksek ısı transfer alanına sahip, yüzeyde kanatçıklı boru olduğu görülmekle beraber, gıda güvenliği esaslı düşünüldüğünde, uzun boru boyu olan tasarımların daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür.

In this study, the necessary analyzes and calculations were carried out in order to determine the parameters for the design of an inductive filling machine which works with induction heating technique and performs pasteurization and sterilization processes during the filling of liquid foods. In these analyzes, pipe models with different designs were made for liquid foodstuffs. The first of these is straight pipe; the second design is a pipe with flow breaker blades on the surface to increase heat transfer, and the third design is a design with a shaft in the center and flow breaker blades on this shaft.In the study, calculations and simulations were performed for 3 different heat treatment temperatures. These heat treatment temperatures are considered to be 90°C, 120°C and 150°C and the effect of the design and temperature value on the fluid in the pipe was examined by analysis. In the first two designs, the temperature was transferred from the pipe surface to the fluid; in the third and final design, a shaft in the center and flow breaker blades on this shaft are designed and the situation where the temperature is transferred to the fluid through this shaft is analyzed.Water and milk as liquid foodstuffs which flow analysis and calculations are performed are discussed. Flow analysis was obtained by reflecting the physical properties of the related fluids into the simulation; in addition, the microbiological status of the food was examined and the food safety status of the design was examined.As a result of the analysis; considering cost based, it is seen that the most efficient design is the finned tube with high heat transfer area. When food safety is considered, it is seen that designs with long pipe length give better results.