MAKALELER / 3B Çikolata Yazıcı








3B Çikolata Yazıcı:

 

1—Kaynak çalışmadan

 

1--Plastik yerine başka bir malzeme kullanma fikri zaten piyasada çok fazla plastik FDM yazıcı bulunduğu için mantıklı bir fikir olarak düşünüldü ve materyal seçimi çikolatadan yana kullanıldı.

 

2--Konsept belirlendikten sonra çikolata kullanan FDM yazıcıların araştırmasına başlanıldı ve halihazırda ismi çok duyulmamış birkaç ürün olduğu görüldü.

 

3--Projemiz ile ilgili yararlı araştırma yazılarında (Engmann & Mackley,2006) çikolata maddesinin çıkarma işlemindeki akışkan mekaniği ve mikro-yapısındaki değişiklikler incelenmiştir.

 

3.1--Varılan sonuçlarda maddedeki kakao yağının oranıyla,çıkartma işlemi için gerekli basıncın ters orantılı olduğu görülmüştür.

 

4--Sistemde kullanılacak ısıtma ve soğutma çözümüne karar verilirken temel termodinamik formülleri kullanılarak hesaplandı.

 

4.1--İlk aşamada yapılan analiz, sistemde kullanılacak materyal haznesinin ısı direnci hesabının yapılmasıydı. Bununla birlikte kullanılacak maddenin öz ısı ve ısı iletkenliği değerlerini referans araştırmalar (Dreger, v. d.) [2] örnek alınarak mantıklı bir tahminde bulunuldu ve ideal koşullardaki eritme ısı gereksinimi hesaplandı.

 

5--Sistemi hayata geçirmeden önce Star CCM+ adlı hesaplamalı akışkanlar mekaniği programı kullanılarak çikolatanın eritme haznesinde ne kadar sürede eridiğini ve çikolata ittirme mekanizmasının düzgün çalışıp çalışmadığının analizi yapıldı.

 

6--Bu analizler fiziksel olarak projeyi hayata geçirmeye başlamadan birkaç hatanın fark edilmesinde yardımcı oldu ve aynı zamanda çikolatanın termofiziksel özelliklerinin idrak edilmesine yardımcı oldu.

 

7--3B baskı için planlanan 1 mm nozul çapından istenilen hızda çikolata çıkartmak için nasıl bir tasarıma ihtiyaç duyulduğunun belirlenmesinde yardımcı oldu.

 

8--Belirlenen şekildeki basılacak çikolata sarf maddesinin soğutma gereksinimi hesaplanırken temel olarak;çikolatanın hacim akış hızı, katılaşma sıcaklığı ile olan sıcaklık farkı ve önceki adımda kullanılan madde öz ısı değeri ile ideal koşullardaki sistemin soğutma yükü hesaplandı.

 

9--Bu hesap ile pratik olarak uygulanabilecek bir soğutma çözümü üretildi.Çikolata ile çalışmanın zor yanlarından birisi temperli bir şekilde üretilmesidir.

 

9.1--Çikolatanın temperlenmesi belli sıcaklık değerlerine ısıtılıp oradan belli bir sıcaklığa düzgün bir şekilde soğutulması ile gerçekleşir.

 

9.2--Düzgün ısıtma ve soğutma işlemi,çikolata donarken düzgün bir kristalize yapıda kalmasını sağlar ve marketlerde satılan çikolatalar gibi rafta bozulmadan ve görsel olarak bir değişime uğramadan kalmasını sağlar.

 

9.3--Bu işlemi yazıcıya uygulamak zor ve zaman alan bir süreçti. Özyeğin Üniversitesi aracılığı ile dünyaca ünlü çikolata şeflerine makinemiz tanıtıldı.ve düzgün ısıtma ve soğutma sıcaklıkları öğrenilerek temperleme işlemi öğrenildi.

 

10--Temperleme ile birlikte projenin zor kısımlarından biri ise basılan çikolatanın bir an önce soğutulup dondurulmasıydı.Üzerine soğuk hava üflense bile çikolatanın düşük termal iletkenliği yüzünden istenilen soğutma sağlanamadı. Bu işlem çok daha soğuk hava üfleyerek yapılabilirdi ama bu sefer ise temperleme işlemi başarılı olmazdı.

 

10.1--Bu hesapların çerçevesinde yenilikçi bir soğutma tekniği geliştirildi ve çikolatanın erime haznesindeki sıcaklığı ve nozıldan çıkış sıcaklığı ayrı ayrı ayarlanabilir hale getirildi. Örneğin 45C'de eritilen çikolata 30 C olacak şekilde nozuldan çıkartılabiliyor.

 

10.1.1--Çalışmada

 

1--Star-CCM+ Ortamında Hazırlanan Model İle Çıkarma Hızı ile Haznede Oluşturulan Basınç İncelendi

2-- 3B Çikolata Yazıcısının Soğutma Çözümü İle Birlikte Çalıştırılması

3-- 3B Çikolata Yazıcı Sistemin Oda Koşullarında Baskı İşlemi yapıldı

 

10.2--Geliştirilen bu yöntem ile basılan çikolatanın kalitesi için kritik olan temperleme süreci hem de nozuldan çıkan çikolatanın kolay soğutulması sağlanmış oldu.

 

10.3--Yakın gelecekte projenin herkes tarafından kullanılabilen, stabil ve gerçekten almaya değer bir ürün olması hedefleniyor. Normal bir bireyin alıp zorlanmadan kullanabileceği ve kaliteli sonuçlar alabileceği bir sistem kurma çalışmalarımız devam etmektedir.

 

11—Yorum:

 

1—Nasıl evlerde kullanılan çay setleri kahvehanelere giden insanlara fazla etki etmediyse evler için üretilecek 3b yazıcılı çikolata cihazı da çikolta üreticilerinin üretimlerine fazla etki yapmayabilir.Olsa olsa üretime kalite gelir.

 

2—Türkiyede çikolata firmlaraı bu cihazın bulucusu gençlere sahip çıkıp cihazın pazarlanmasını sağlayabilirler.Çikolta firması herhalde çikolta 3b cihazıda satabilir.

 

3—Çikolata üretiminde firmaların glikoz şurubu kullanmak yerine doğal şeker veya doğal tatlı maddeleri kullanmaları onların satışına pozitif etki yapabilir ve halk sağlığının korunmasına yardım edebilir.

 

Kaynak: MÜHENDİS ve MAKİNA güncel-EKİM 2018-www.mmo.org.tr

 

1-Aday Makina Mühendisleri, Özyeğin Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü - alp.cakici@ozu.edu.tr

 

2-Aday Makina Mühendisleri, Özyeğin Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü - tarik.hisir@ozu.edu.tr

 

3--Ahmet Alp Çakıcı1, Tarık Hışır

 

4—Kaynak çalışmada yararlanılan kaynak kitaplar:

 

1-Engmann, J., & Mackley, M.R. 2006. "Semi-Solid Processing of Chocolate and Cocoa Butter."Food and Bioproducts Processing,84(2), 95–101. https://d o i . o rg/10.1205/fbp.05104

 

2--Dreger, M. M. (n.d.). “The Experimental Determination of the Thermal--Conductivity of Melting Chocolate : Thermal Resistance Analogies--And Free Convection Boundary Conditions,” 83, 505–515. https://doi.org/10.2495/HT140431




Makalenin İzlenme Sayısı : 615

Eklenme Tarihi : 03.01.2020

Önceki sayfaya geri dön.