Ultrasonik emülsiyon sistemleri için sürücü tasarımı ve ürün çıktılarının çeşitli parametrelere göre incelenmesi

Abstract

Emülsiyonlar, iki farklı sıvının, genellikle su ve yağın, mikroskobik olarak karıştırılmasıyla oluşan kararlı sistemlerdir. Önemli bir nokta, bu iki sıvının normalde birbirleriyle karışmayacak kadar farklı olmasıdır. İki farklı sıvı fazın istikrarlı bir şekilde bir arada kalabildiği emülsiyonlar birçok uygulamada kullanılabilirler. Gıda endüstrisinde emülsiyonlar büyük bir öneme sahiptir. Mayonez, salata sosları, krema ve dondurma gibi birçok gıda ürününde emülsiyonlar kullanılmaktadır. Emülsiyonlar, gıdalarda istenen kıvamı ve tekstürü sağlamak için kullanılırken aynı zamanda lezzet ve tat açısından da önemli bir rol oynar. Emülsiyonlar, gıdalarda yağın dağılımını stabilize ederek, ürünlerin raf ömrünü uzatır ve duyusal kalitesini artırır. Emülsiyonların özelliklerinin analizinde ve işlenmesinde ultrasonik teknikler, önemli bir araç haline gelmiştir. Ultrasonik dalgalar, emülsiyonların içerisinden geçerken damlacıklarla etkileşime girer ve geri dönen sinyallerin analiziyle emülsiyonların fiziksel özelliklerini belirlemede kullanılabilirler. Ultrasonik sürücüler, emülsiyonlarda mekanik titreşimler üretmek için kullanılan cihazlardır ve emülsiyonların karakterizasyonu ve işlenmesi için önemli bir rol oynarlar. Ultrasonik emülsiyon sistemleri, ultrasonik enerjinin kullanıldığı bir yöntemle emülsiyon oluşturmayı sağlar. Ultrasonik sürücü, yüksek frekanslı mekanik titreşimler üreterek emülsiyonu oluşturur ve stabilize eder. Bu sistemlerde, sürücü tasarımı ve ürün çıktılarının incelenmesi için çeşitli parametreler dikkate alınır. Bu çalışmada, ultrasonik emülsiyon sistemleri için 220VAC-50 Hz çalışan, 2 kW gücüne sahip, 10 kHz ile 50 kHz frekans aralığında çalışma frekansına sahip sürücü tasarımı, simülasyonu ve gerçeklenmesi yapılmıştır. Geleneksel ultrasonik sürücülerin yanı sıra dönüştürücü yapıya ait rezonans frekansını saptama, ayarlanabilen 2 farklı frekans aralığında salınım yapma, zaman modlu çalışma, \%1 hassasiyette çıkış güç kademesini ayarlayabilme yeteneğine sahip ultrasonik sürücü tasarımı geliştirilmiştir. Geliştirilen sürücü ile farklı frekans değerlerinde ve farklı çalışma durumlarında, kararlı su içinde farklı (\%10, \%20, \%30, \%40, \%50) yağ oranlarına sahip emülsiyonların oluşturulması sağlanmıştır. Rezonans frekansında yapılan çalışmaların, güç çıkışı olarak maksimum enerji sarf ettiği, emülsiyon süresi olarak diğer frekans değerlerine göre daha hızlı sonuç oluşturduğu gözlemlenmiştir. Rezonans frekansı ile anti-rezonans frekans değer aralığında yapılan uygulamaların oluşturduğu emülsiyonlara dair farklı görünür bölge dalga spektrumu oluşturduğu görülmüştür. Uygulama esnasında bu spektrum değerleri ile emülsiyonun özellikleri hakkında geri besleme bilgisi alınabileceği saptanmıştır.