Gıdaların donmasının sayısal yöntemle incelenmesi ve donma sürelerinin öngörülmesi

Abstract

r^ ÖZET Bu çalışmada basit geometrik şekle sahip sonsuz levha, sonsuz silin dir ve küre şeklindeki gıda maddelerinin donrnB sürelerini sonlu farklar yöntemi ile hesaplayabilmek için bilgisayar programları oluşturmak ve değişik ıeı aktarım katsayısı, şekil ve gıda maddeleri ile yapılan deneme sonuçları ve literatürden alınan donmp verileri ile bilgisayar program sonuçlarını karşılaştırmak amaçlanmıştır. Basit geometrik şekle sahip gıda maddelerinin değişik koşullarda dondurulma sürelerini Öngörebilmek için bilgisayar programları oluşturul muş ve oluşturulan bilgisayar programları literatürden alınan Tylose (% 23 CMC, % 77 Su), patates püreai, yağsız et ve kıyma için donma verileri ile çalıştırılarak, literatürdeki deneysel donma süreleri, sonsuz levha için % +0.75, sonsuz silindir için % -6.2 ve küre için % -6.2 'İlk ortalama hata ile hesaplanmıştır. 7 Bilgisayar programları sonlu silindir ve dikdörtgenler prizması şeklindeki gıda maddeleri için kullanılamadığından, geliştirilen bir eşdeğer çap formülü ile bu şekle sahip gıda maddeleri küreye benzetilerek, küre için hazırlanan program kullanılmak suretiyle donma süreleri bulun muştur. Geliştirilen eşdeğer çap formülünün geçerliliğini araştırmak için patates püresi ve kıymaya sonlu silindir ve dikdörtgenler prizması şekli verilerek ısıl merkezleri -18QC'a gelinceye kadar bir hBva akımlı donduru cuda dondurulmuşlardır. Hesaplamalarda kullanılan ısı aktarım katsayıları gıda maddeleri İle aynı boyutlara sahip alüminyum blokların soğuma eğrile rinden hesaplanmıştır. Alüminyum bloklar dondurucuya değişik konumlardar4- yerleştirilerek değişik ısı aktarım katsayıları elde edilmiştir. Yapılan denemelerde bulunan deneysel donma süreleri ve bilgisayar programı ile öngörülen donma süreleri karşılaştırıldığında -1D°C için % -10. ile % +U.7, -18DC için % -12.7 ile % +8.7 arasında değişen hatalar bulunmuştur. Literatürden alınan donma verileri de değerlendirildiğinde dikdörtgenler prizması için % -k.B, sonlu silindir için % +k.G ortalama hata değerleri bulunmştur. Sonsuz levha, sonsuz silindir ve küre için hazırlanan bilgisayar programlarının yeterli hassasiyette sonuç verdiği ve bu şekillere sahip materyallerin donma sürelerinin öngörülmesinde kullanılabilir olduğu bulunmuştur. Sonlu silindir ve dikdörtgenler prizması şeklindeki mater yaller için geliştirilen eşdeğer çap kavramının da geçerli olduğu belir lenmiştir. TOseWSr'etim **« PrMiTTi

C`2_ SUMMARY The object of this study use to establish the computer programmes for calculating the freezing times of the materials with simple geometrical shapes and comparing the numerical predictions with experimental freezing time data. For calculating the freezing times of materials in simple geometrical shapes, computer programmes employing a finite difference technique mere prepared and these programmes were run using freezing data for Tylose (23 % CMC, 77 % Water), mashed potato, lean beef and ground beef, experimental freezing data obtained from the literature were predicted with mean errors + 0.7 % for infinite slabs, -6.2 % for infinite cylinders and -6.2 % for 4 spheres. The freezing times of finitely cylindirical or brick-shaped foods were computed by utilizing an equivalent diameter. The equivalent diameter used is based on the diameter of the sphere equivalent of the finitely cylindirical or brick-shaped food. In order to check the equivalent diameter concept, mashed potato and ground beef in finitely cylindirical and brick-shape form were frozen in an air blast freezer until their thermal center reached -18°C. The heat transfer coefficient used in the calculations were calculated from the coaling curves of aluminium blocks located at the position of the teat abject in the freezer. The positions of the aluminium blocks were changed to obtain different heat transfer coefficients. The errors between the experimental and predicted freezing times were in the range of the final center temperature of -10 % to + Ik. 7 %sj for -10. °C, --12.7 % to +B.7 % for,18°C. The mean errors between freezing time data from literature and predicted times were -k.B % for brick-shaped, and +U.S % fdr finitely cylindrical shaped materials. It was observed that the established computer programmes can be used for freezing time predictions of infinitely slab and cylinder and sphere shaped foods. The equivalent diameter used for the finitely cylindirical and brick-shaped foods seemed to be a valid formulation.