Sürekli indüksiyon ısıtma sisteminin kurulumu ve vişne suyunun ısıtılmasında uygulanabilirliğinin deneysel ve kuramsal olarak incelenmesi

İndüksiyon ısıtma, ferromanyetik özellik gösteren malzemelerde manyetik alan altında ısı jenerasyonu oluşturularak, ısıtma gerçekleştirme yöntemidir. Bu tez çalışmasında, ferromanyetik özellik taşıyan boru tipi sürekli indüksiyon ısıtma sistemi kurulumu gerçekleştirilerek, bu sistemin vişne suyunun ısıtılmasında uygulanabilirliği deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Vişne suyu örneklerinin 27±2°C'den 75°C hedef sıcaklığa ısıtılması amaçlanmıştır. Farklı akış debileri (200-250-300 ml/dk) ve farklı sabit boru duvar sıcaklıklarının (80-90-100°C) vişne suyunun ısınma karakteristikleri bazı kalite özellikleri (Toplam monomerik antosiyanin, askorbik asit, toplam fenolik madde, renk, pH ve titrasyon asitliği, bulanıklılık) ve indüksiyon ısıtma işleminin performans değerleri (enerji ve ekserji verimlilikleri, geliştirme potansiyeli) üzerine etkileri incelenmiştir. Vişne suyunun kalite özelliklerindeki değişim ve indüksiyon ısıtma işleminin ekserji verimliliği ölçüt alınarak en uygun işlem koşul belirlenmiştir. Kontrol ısıtma yöntemi olarak, çift borulu ısı değiştiricide en uygun indüksiyon ısıtma koşulu olarak belirlenen debi ve duvar sıcaklığı ile aynı işlem koşulunda, ısıtma ortamı olarak sıcak su kullanarak işlem gerçekleştirilmiştir. Isıtma yöntemlerinin vişne suyunun kalite özellikleri ve ısıtma işleminin ekserji verimliliği üzerine etkileri karşılaştırılmıştır. Ayrıca sürekli indüksiyon ısıtma sisteminin kuramsal incelemesi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Debinin azalması ve sabit boru duvar sıcaklığının artmasının hedef sıcaklığa ulaşma süresini kısalttığı belirlenmiştir. Vişne suyunun askorbik asit ve toplam fenolik madde içeriğinin, akış debisinin artmasına bağlı olarak sırasıyla %.15.3-28.2 aralığında ve % 5.27-10.7 aralığında azaldığı belirlenmiştir. Farklı indüksiyon işlem koşullarının toplam monomerik antosiyanin, renk, bulanıklılık, pH ve titrasyon asitliği değerleri üzerine benzer etkiler gösterdiği belirlenmiştir. İndüksiyon ısıtma işleminin enerji ve ekserji verimliliğinin sırasıyla %44.45-81.27 ve % 38.82-74.76 aralığında olduğu belirlenmiştir. Verimlilik değerlerinin akış debisinin artması ve sabit boru duvar sıcaklığının azalmasıyla birlikte arttığı tespit edilmiştir. Uygulanan optimizasyon prosedürüne göre, en iyi indüksiyon işlem koşulu 209 ml/dk akış debisi ve 86°C sabit boru duvar sıcaklığı olarak tahminlenmiştir (istenilirlik 0.90). Doğrulama analizlerinde, cevaplar için tahminlenen ve deneysel değerler arasındaki farklar %5'in altında tespit edilmiştir. En uygun koşuldaki indüksiyon ısıtma işleminde ürün kalitesinin ve ekserji verimliliğin geleneksel ısıtmaya göre istatistiksel olarak (p<0.05) daha yüksek olduğu belirlenmiştir. İndüksiyon ısıtma işlemi sonlu elemanlar yöntemiyle nümerik olarak da incelenmiştir. Deneysel çalışmada uygulanan işlem koşulları için, vişne suyu çıkış sıcaklığının, boru içindeki sıcaklık dağılımı ve akış profilinin zamana bağlı değişimleri öngörülebilmiştir. Nümerik model öngörüleri ile deneysel veriler arasındaki istatistiksel hataların düşük olduğu, uyumun iyi düzeyde olduğu belirlenmiştir. İndüksiyon ısıtma işleminin vişne suyu ısıtılması amacıyla kullanılması ile ilgili detaylı verilerin elde edildiği bu tez çalışmasının literatüre önemli bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Meyve suyu, Isı değiştirici, Elektriksel, Kalite, Enerji, Modelleme