Mısır kurutmada kurutucu tasarımı ve güneş enerjisi kullanımı üzerine bir araştırma

Abstract

Artan nüfusun besin ihtiyacını karşılamak ve yüksek kaliteli ürünler sağlamak amacıyla uygun kurutma metotlarının geliştirilmesi gerekmektedir, ürünlerin kurutulmasında kullanılan en yaygın ve kolay metot güneşe sererek kurutma metodudur. Ancak bu uygulama sonucunda ürün, iklim ve çevre koşullarının etkisi altında kalmakta, böcek, kemirgen hayvanlar, rüzgar, toz ve yağmurun etkileri ile zarar örnektedir. Bu nedenle ürünlerin kapalı ortamlarda kurutulması meydana gelen bu zararların ortadan kaldırılmasını sağlayarak, daha sonraki aşamalarda meydana gelebilecek kayıpları en alt seviyeye düşürmektedir. Tarımsal ürünlerin depolama İçin gerek duyulan son nem İçeriği değerine, hasattan hemen sonra ve olabildiğince hızlı bir şekilde düşürülmesi gerekmektedir. Böylece ürün içerisindeki mikroorganizma faaliyetleri durdurulmakta ve ürünün bozulmadan uzun süre saklanabilmesi sağlanmaktadır. Kurutma işlemi açısından en önemli konu en düşük seviyede enerji tüketerek en kaliteli ürünü elde etmektir. Fosil enerji kaynakları ile çalışan kurutma tesislerinin çalıştırılması için gerekli olan maliyet, bu tip yakıtların pahalı olmasından dolayı oldukça yüksektir. Ayrıca bu tip yakıtlarla çalışan kurutucular belirgin bir atmosfer kirliliğine de neden olmaktadır. Bu nedenlerle, kurutucunun edinme ve işletme masraflarının az, hatta çiftçiler tarafından yapılabilecek basitlikte olması gerekmektedir. Bu çalışmada, çiftçiler tarafından bölgede mevcut ve ucuz materyaller kullanılarak yapılabilecek depo tipi bir kurutucu tasarlanmış ve bölgemizde yoğun II. ürün tarımı yapılan mısırın kurutulmasında güneş enerjisinden yararlanma olanakları araştırılmıştır. Kullanılan kurutma sistemi, hava ısıtmalı güneş kollektörü ve kurutma deposundan meydana gelmektedir. Tarımsal üretimde güneş enerjisi kullanımının en basit, aynı zamanda en etkili olan yöntemlerinden birisi havayı ısıtmak amacıyla kurulan güneş kollektörleridir. Bu tip düz yüzeyli güneş kollektörlerinin tarımsal 77ürünlerin kurutulmasında kullanılan en yaygın düzen olduğu belirtildiğinden çalışmada kullanılması uygun bulunmuştur. Kurutma deposu ise bölgesel olanaklarla yapılabilecek basitlikte, yatırım masrafı düşük, kullanımı kolay, farklı ürünlerin kurutulması için kullanılabilecek ve enerji tüketim masrafı düşük olacak şekilde tasarlanmıştır. Güneş kollektörü üzerine gelen güneş enerjisinin havaya aktarılması ile havanın sıcaklığı arttırılmakta ve ısınan bu hava bir fan aracılığı ile kurutma deposunun içerisinde bulunan mısır yığınından geçirilmektedir. Kurutma deposu içerisinden geçirilen hava miktarı değiştirilerek hava debisinin kurutma süresine olan etkisi ve mısırın çevre havası ile güneşe sererek kurutulmasının, kurutma süresine olan etkileri belirlenmiştir. Ayrıca gece havalandırma yapmanın kurutma süresine olan etkileri de incelenmiştir, ürünün nem içeriğini belirlemek için çalışmanın yapıldığı günlerde sabah, öğle ve akşamları örnekler alınmıştır. Kurutma deposu ile yapılan çalışmalarda da farklı derinliklerden ürün örneği alınarak nem içeriği değerleri belirlenmiş, böylece kurutma deposu içerisindeki nem içeriği dağılımı incelenmiştir. Güneş enerjisinden yararlanılarak yapılan düşük sıcaklıkta kurutma uygulamalarında ürün içerisinden geçirilen hava debisi 300, 600 ve 900 m3 /m3 ürün.h'tir. çevre havası ile yapılan kurutma ve gece havalandırma çalışmalarında ise 900 m3/m3 ürün.h'lik hava debisi kullanılmıştır. Bununla beraber mısır bir naylon üzerine serilmiş ve günde iki kez karıştırılmıştır. Yapılan tüm denemelerde dış havanın sıcaklığı ve bağıl nemi, kurutucuya giriş havasının sıcaklığı ve bağıl nemi, kurutucudan çıkış havasının sıcaklığı ve bağıl nemi, farklı tabakalardaki dane sıcaklığı ve güneş şiddeti ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, havanın güneş enerjisi İle ısıtılması ile kurutma süresinde önemli bir azalmanın meydana geleceği belirlenmiştir. Hava debisi değerinin 900 m3/m3 ürün.h olması durumunda üründen %1.0 nem azalması için gereken süre 5.68 h olmuştur. Bu süre hava debisinin azalması ile artmıştır. Havanın ısıtılmadan kullanıldığı denemede ise bu süre havanın güneş enerjisi ile 900 m3/m3 Ürün.h'lik debide ısıtıldığı denemeye göre yaklaşık %50 oranında daha uzun olmuştur. Sererek kurutmada ise bu oran yaklaşık %65'tir. 78Farklı tabakalarda belirlenen nem içeriği değerlerine göre ise, ürünün alt tabakalarında her zaman daha hızlı bir kurumanın meydana geldiği gözlenmiştir. Bu farklılık güneş enerjisinin kullanıldığı düşük sıcaklıkta kurutma uygulamalarında kurutmanın tamamlandığı anda I, II ve III. denemelerde sırasıyla %1.25, %3.95 ve %5.20'dir. Çevre havasının kullanıldığı çalışmada ise kurutma işlemi tamamlandığında alt tabaka ile üst tabaka arasındaki nem içeriği farkı, sıcaklığın düşük olması nedeniyle %2.3 olmuştur, ürün yığını içerisinde oluşan kuruma miktarı açısından oluşan bu farklılığı önlemek için karıştırmanın yapılması gerektiği düşünülmüştür. Kurutucuya giriş dolayısı ile çıkış havası sıcaklığının artması farklı derinliklerdeki ürün sıcaklıklarını arttırmıştır. Ancak giriş havasının ürün sıcaklığı üzerine olan etkisi, kurutmanın devam etmesi ile görülmüştür. Ayrıca kurutma deposunun ait tabakalarında bulunan ürünün sıcaklığının üst tabakalardan daha sıcak olduğu saptanmıştır. Ait tabakalardaki ürünün sıcaklığı düşük sıcaklıkta kurutma çalışmalarında 300, 600 ve 900 m3/m3 ürün.h'lik hava debilerinde sırasıyla 31.24, 29.60 ve 27.35 °C iken üst tabakalarda bu değer aynı sırayla 27.95, 23.36 ve 22.92 °Cfa düşmüştür. Çevre havası ile yapılan kurutna işleminde ise alt tabakaların sıcaklığı 14.57 °c olması durumunda üst tabakalarda bu değerin 13.26 °C'ye indiği saptanmıştır. Güneş kollektöründe ise hava debisinin artması ile elde edilen sıcaklık farkı azalmış» buna karşın verim artmıştır. 300 m3/m3 ürün.h'lik hava debisinde sıcaklık farkı 10.97 °C iken 900 m3/m3 tirün.h'te 9.23 °C'a düşmüştür. Verim ise aynı hava debilerinde sırasıyla %7 ile %23 arasında değişmiştir. Sonuçlar, havanın güneş enerjisi ile ısıtılmasının diğer yöntemlere göre kurutma süresinde bir azalma meydana getireceğini, dolayısı ile tüketilen enerji miktarında da büyük tasarruf sağlanabileceğini göstermiştir. Gerekli olan enerji, sadece fanın hareketini sağlayan elektrik motoru için kullanılmıştır. Ayrıca kurutma işleminin kapalı ortamlarda yapılması ile üründe meydana gelebilecek kayıplar azalmış ve daha kaliteli ürün elde etme imkanı sağlanmıştır. Kurutma deposu içerisinde ürünün karıştırılması ile ürün içerisinde daha homojen bir nem içeriğinin oluşacağı düşünülmektedir. Bununla 79beraber gece havalandırmasının da Kurutma süresi üzerine olumlu etkisi olduğu söylenebilir. Kullanılan kurutma sisteminin üretimi ve işletimi oldukça kolaydır ve çiftçi düzeyinde gerçekleştirilebilir, üretimde kullanılan materyaller bölgede mevcuttur ve ucuz olarak sağlanabilir.