Genel

HVAC UYGULAMALARINDA KOKU TUTMA YÖNTEMLERİNDEKİ SON GELİŞMELER

HVAC UYGULAMALARINDA KOKU TUTMA YÖNTEMLERİNDEKİ SON GELİŞMELER

Süleyman KAVAS

ÖZET

Çevre kirliliği ve hava kalitesi günümüzde oldukça önemli hale gelen bir konu başlığı durumundadır. İklimlendirme sektöründe de birçok uygulamada koku büyük bir problem olarak tasarımcıların karşısına çıkmaktadır. Son zamanlarda artan yüksek katlı binalar ve bu binaların altında yer alan mutfağa sahip işletmeler koku probleminin en çok ortaya çıktığı alanlardır.

Birçok durumda bir endüstriyel mutfaktan dışarı atılan egzoz havasındaki kokunun veya temiz hava sağlayan bir klima santralinden mahale verilecek havadaki kokunun yok edilmesi istenebilmektedir. Dışarı atılan egzoz havasının çevre yönetmeliklerine göre istenen değerlerde olması gerekmektedir. Mahale verilecek hava ise mutlaka iç hava kalite şartlarını sağlamalıdır.

Çalışmada koku ve kaynakları, koku ölçüm yöntemleri ile konfor ve mutfak uygulamalarında karşılaşılan kokunun yok edilmesi için kullanılan yöntemler incelenmiş ve son gelişmeler açıklanmaya çalışılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Koku, Koku tutma yöntemleri, Koku ölçüm yöntemleri.

 

ABSTRACT

Environmental pollution and air quality is becoming an important topic nowadays. Odor is a major problem standing ahead of designers in many applications of air conditioning industry. High-rise buildings with increasing numbers recently and the stores with kitchens beneath these buildings are the areas where odor problems occur most.

In many cases, it may be desired to eliminate the odor in the exhaust air emitting from industrial kitchen or odor in the air that will be supplied from an air handling unit to the space. Exhaust air emitting to the environment should be at the required values according to environmental regulations.  The air to be supplied to the space must meet the indoor air quality requirements.

In the paper, odor and its sources, odor measurement methods, methods used to control odor in comfort and kitchen applications were studied and recent developments were tried to be explained.

Key Words: Odor, Odor control methods, Odor measurement methods.

  1. GİRİŞ

Günümüzde hızla artan şehirleşme ve çevre kirliliği hava kalitesini hiç olmadığı kadar önemli hale getirmiştir. Hem dış havanın hem de iç ortam havasının canlıların yaşamlarını sağlıklı bir şekilde devam ettirecek kalite ve özelliklerde olması gerekmektedir. Solunan havanın sıcaklık, nem, toz ve içerdiği yabancı madde miktarı vb. ile birlikte kokusu da önemli bir parametredir. Tüm kokular (hoş yada hoş olmayan) hava kalitesi ve dolayısıyla insan sağlığı üzerinde etkisi vardır. Bu yüzden mutlaka kontrol altında tutulmalıdır.

Kokunun en temel etkisi rahatsız edici olmasıdır. Kokuya sebep olan gaz karışımı çok düşük derişimlerde olsa dahi bu etki ortaya çıkabilir. Mide bulantısı, baş ağrısı, nefes almada zorluk gibi fiziksel etkilerin yanında sinirlilik, tiksinme, iğrenme gibi psikolojik etkilere de sebep olabilmektedir.

HVAC uygulamalarını koku tutumu açısından üçe ayırabiliriz;

  • Konfor Uygulaması
  • Endüstriyel Uygulamalar
  • Mutfak Uygulamaları

Konfor uygulamalarında genellikle iç ortama verilecek taze havanın kokudan arındırılması yapılmaktadır. Dış ortamın yoğun kirleticilere maruz kaldığı yüksek hava kirliliğinin olduğu bölgelerde ve koku çıkışının olduğu yerlerin yakınına konumlandırılmış taze hava cihazlarında mutlaka koku giderimi yapıldıktan sonra iç mahale taze hava verilmelidir.

Endüstriyel koku tutma uygulamaları çok farklı kaynaklardan çıkan kokunun yok edilmesini gerektirir.  Gıda, ilaç, kimya, gübre vb. gibi endüstrilerdeki bir çok faklı proses sonucu ortaya farklı yapıda ve yoğunlukta koku içeren gazlar çıkmaktadır. Her kokulu gaz karışımı için farklı tutma yöntemleri uygulanmaktadır. Özellikle atık artıma tesisleri ve çöp depolama alanları endüstriyel koku tutma yöntemlerinin en önemli uygulama alanlarıdır.

Mutfak uygulamaları da (özellikle restoran ve yemek fabrikaları) endüstriyel uygulamalar altında değerlendirilmesine rağmen çok geniş bir alana hitap ettiği için ayrı bir başlık altında incelenmesi daha uygundur. Özellikle yüksek katlı binaların altında bulunan restoranlar ve AVM içerisindeki yeme-içme alanlarında meydana gelen kokuların yok edilmesi tesisat mühendisliği dalında yeni bir alan olarak ortaya çıkmaktadır.

  1. KOKU ve ÖLÇÜMÜ

            2.1 Koku Nedir

 Koku soluduğumuz hava içerisindeki kimyasal moleküllerin beynimizde yarattığı bir etkidir. Bu etki kimyasal moleküllerin çok küçük derişimlerinde dahi ortaya çıkmaktadır. Çoğu koku birçok kimyasal molekülün karışımından oluşmaktadır. Koku temelde iyi ve kötü olarak ikiye ayrılabilir. Ancak bu ayrımı yaparken mutlaka kokunun kişiden kişiye değişen öznel bir kavram olduğu akıldan çıkarılmamalıdır. Kokunun bu özelliğinden dolayı tespiti, ölçümü ve sınıflandırılması sorun olagelmiştir. Dış ortamdan alınan taze hava çoğu zaman kokusuz veya temiz kokulu olarak kabul edilirken tuvalet egzozları kötü kokulu olarak kabul edilir. Ancak mutfak davlumbazından çıkan havadaki koku kimisi için güzel olarak ifade edilirken kimisi için kabul edilemez olarak nitelendirilebilir.

Kokunun ölçülebilen beş temel özelliğe bulunmaktadır: 1) yoğunluğu 2) rahatsız etme derecesi 3) karakteri 4) sıklığı ve 5) süresi. Bu özellikler kişinin kokuya karşı tutumunu belirlemektedir. Öte yandan kişinin kokuyu üreten kaynak ile olan önceki tecrübesi ve kokuya karşı olan hassasiyeti de kokuya karşı tutumunu etkilemektedir. Ayrıca sıcaklık, nem ve hava akımları da kokunun kişi üstündeki etkisini değiştirebilmektedir[1]. Koku konsantrasyonu ile koku yoğunluğunun algılanması arasında logaritmik bir ilişki bulunmaktadır. Koku konsantrasyonu büyük miktarda artarken koku algısı çok az miktarda artar. Kokunun sıklığı ve süresi bireyin hızla farkındalığını kaybetmesine neden olur. İlk başta algılandığı koku zamanla düşer ve tepkisi azalır. İki veya daha çok koku karıştığında birbirlerinin etkisini ve rahatsız etme derecelerini yok edebilirler. Benzer şekilde ağır karakteristikteki koku hafif kokuya baskın gelerek algılanmasını engelleyebilir. Bu yüzden farklı kokular karıştırılarak istenmeyen koku yok edilebilir [2].

 

2.2 Koku Kaynakları

 Kokunun sayılamayacak kadar çok farklı kaynağı bulunmaktadır. Ancak temelde organik ve inorganik olarak ikiye ayrılabilir. İnorganik kaynaklı koku çoğunlukla endüstriyel prosesler sırasında ortaya çıkmaktadır. Çelik endüstrisi, boya, kimya ve ilaç fabrikaları bu tür kokuların sıklıkla rastlandığı alanlardır. Organik koku üreten kaynaklar hem endüstriyel proseslerde hem de ev uygulamalarında görülebilmektedir. Örnek olarak gıda işleme ve pişirme, insan ve diğer canlıların dışkıları ve vücut kokuları, tütün mamullerinin kokuları sayılabilir. Bir endüstriyel mutfakta pişirmeden, çöpten,  bulaşık makinesinden, çürüyen veya bozulan gıdalardan ve sudan koku ortaya çıkıp ortama yayılabilir. Organik kaynaklı kokular inorganik kaynaklı kokulara göre daha yaygın ve rahatsız edicidir. Bu çalışmada daha çok organik kaynaklı kokular üzerinde durulacaktır.

Koku kaynaklarını yapısal olarak organik/inorganik şeklinde sınıflandırabileceğimiz gibi kaynağın durumuna veya çıkış yerine göre de sınıflandırabiliriz.

                                                             Şekil 1. Koku Kaynaklarının Sınıflandırılması [3].

 

Noktasal kaynaklar tek bir noktadan yayılan kokuları ifade etmektedir. Araba egzozları, bacalar vb. şeklinde örneklendirilebilir. Alansal kaynaklar noktasal kaynakların aksine sınırlandırılmamış alanlardan çevreye yayılan kokuları tarif etmek için kullanılmaktadır. Atık artıma tesisleri, çökeltme havuzları, katı atık bertaraf tesisleri, çöp depolama alanları bu sınıflandırmaya girmektedir. Yapı-bina kaynaklı kokular ise işletilen binalardan yayılan kokulardır. Hayvan barınakları, gıda ve gübre depoları bu alana girmektedir. Son olarak kaçak tarif edilen kaynaklar filtrelerden olan kaçakları veya bir koku kaynağından gerçekleşen sızıntıları ifade etmek amacıyla kullanılmaktadır.

 

2.3 Kokunun Nedenleri

 Koku başlıca bozulma, çürüme, yanma gibi kimyasal prosesler sonucu ortaya çıkmaktadır. Organik bileşiklerin mikrobiyal ayrışması sonucu ortaya çıkan hidrojen sülfür ve diğer bileşikler kokuya sebep olan en önemli maddelerdir. Ayrıca amonyak ve benzeri azot bileşikleri de aynı şekilde koku kaynakları arasındadır. Fenoller, hidrokarbonlar ve merkaptanlar da koku kaynağı olarak sıralanabilir [2]. Bunlardan başka ozon (O3), asetik asit (CH3COOH), formaldehit (CH2O), klor (Cl2), aseton (C3H6O), sülfürdioksit (SO2) ve uçucu organik bileşikler gibi birçok organik ve inorganik madde koku kaynağı olarak bilinmektedir.

 

Hidrojen sülfür (H2S) havadan ağır, renksiz ve çürük yumurta kokusundaki bir moleküldür. Baskın bir kokuya sahip olup oldukça rahatsız edici etkisi vardır. Çoğu insan tarafından hacimce 1 ppm’in altındaki değerlerde algılanabilir. Ancak bu gazın kokusu aldatıcıdır. 6 ppm’in üstündeki değerlerde H2S derişimi önemli miktarda arttırılsa dahi koku etkisi az miktarda artmaktadır. Daha yüksek derişimlerde çok hızlı bir şekilde koku alma duyusu üzerinde etki eder ve hissedilmesi zorlaşır [3]. Amonyak (NH3) havadan hafif, renksiz ve tahriş edici etkiye sahip bir gazdır. İdrar en önemli amonyak kaynağıdır, bu yüzden en çok tuvaletlerde görülmektedir. 5 ppm’in altındaki değerlerde hissedilebilir keskin bir kokuya sahiptir. 2500 ppm’in üstündeki değerlerde ölümcül olabilir [3].

 

  1. KOKU ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

Kokunun göreceli bir kavram olması ölçülmesini ve herkes için kabul edilebilir bir şekilde ifade edilmesini güçleştirmektedir. Ölçülmesindeki diğer bir zorluk ise alınan numune içinde çoğu zaman birden çok kokulu bileşiğin olmasıdır. Farklı koku kaynaklarının bir arada olması ve çevresel faktörler de koku ölçümünü etkileyen etkenlerdir. Kokular, kokunun yoğunluğu ve rahatsız etme derecesi belirlenerek ölçülmekte ve değerlendirilmektedir. Rahatsız etme derecesi kokunun tanımlanması veya bilinen bir kokuya benzerliğine göre yapılmaktadır.

Kokuların ölçülmesi için zaman içinde birçok farklı yöntem geliştirilmiştir. Genel olarak kimyasal analiz, elektronik yöntemler ve insan duyusundan yararlanan yöntemler ile ölçüm yapılabilmektedir [4].

 

                                                                        Şekil 1. Koku Ölçüm Yöntemleri.

 

3.1 İnsan Duyusundan Yararlanan Yöntemler

Bu tür yöntemlerde kokudan alınan numune temel olarak insanlar tarafından koklanır ve kokunun rahatsız etme derecesi belirlenir. Bu yöntemlerde insan burnu sensör olarak kullanılır. Yöntem kişilere bağlı olduğu için birden çok kişi tarafından koku numuneleri koklanır ve sonuçlar belirlenir. İnsan duyusundan yararlanan yöntemler olfaktometre, sentometre ve basit duyusal ölçüm yöntemleridir [5].

Bu yöntemler genel olarak aşağıdaki adımlardan oluşur;

 

  1. Numunenin alınması
  2. Numunenin seyreltilmesi
  3. Seyreltilmiş numunenin panelistlere verilmesi
  4. Panelistlerin kokulu numuneyi değerlendirmesi
  5. Cevapların toplanıp yorumlanması ve sonucun raporlanması

 

3.1.1 Basit Duyusal Ölçüm Yöntemi

Basit duyusal yöntemde koku numuneleri alındıktan sonra panelistlere koklatılır ve kokunun durumu hakkında panelistlerden “Koku alınamıyor.”, “Koku hafifçe alınabiliyor.” ya da “Koku yoğun olarak alınabiliyor.” gibi cevaplar verilmesi istenir [6]. Koku yoğunluğu yukarıdaki gibi tarif edilebileceği gibi 0-10 aralığında bir skala üzerinden de belirtilebilir [3]. Bu şekilde kokunun yoğunluğu hakkında bir karar varmak mümkündür.

Basit duyusal ölçümün en büyük avantajı hızlı ve ucuz bir yöntem olmasıdır. Ancak bu yöntemle tekrar edilebilir ölçümler elde etmek pek mümkün değildir.  Ayrıca sayısal değerler elde edilemez sadece koku var ya da yok gibi tanımlamalar yapılabilir [7]. Oldukça sübjektif olup, ön değerlendirme amacıyla kullanılmalıdır.

 

3.1.2 Olfaktometre

Olfaktometre koku ölçüm cihazı anlamına gelmektedir. İnsan duyusuna dayalı olup en çok kullanılan yöntemdir [8]. Bu yöntem temelde kokunun insan üzerindeki etkisinin laboratuvar şartlarında gözlemlemeye dayanmaktadır. Oldukça pratik bir yöntem olmakla birlikte etkin ve güvenilir sonuçlar verir. Basit duyusal ölçüm yönteminin en büyük dezavantajı olan sübjektiflik bu yöntemle giderilmiştir. Olfaktometre literatürde objektif koku ölçüm yöntemi olarak değerlendirilmektedir. Hızlı bir şekilde sonuca ulaşılabilir ve ucuz bir yöntemdir. Olfaktometrenin en önemli dezavantajı sonuçların panelistlerin seçimine bağlı olmasıdır. Farklı panelistlerden farklı sonuçlar elde edilebilir. Fazla sayıda panelist kullanılarak bu dezavantaj giderilebilir. Diğer bir dezavantaj ise seyreltme faktörüdür [7].

Bu yöntemde eşik konsantrasyonu üzerindeki değere sahip numune gaz ilk önce nötr kokusuz gaz (azot veya filtre edilmiş hava) ile seyreltilir. Bu işlemin ardından numuneler panelistlere koklatılır. Panelistlere farklı seyreltme oranlarındaki numuneler eş zamanlı olarak gönderilir ve kokuyu duyup duymadıklarını belirtmeleri istenir. Düşük seyreltme oranlarından başlanır ve büyük değerlere doğru sırayla gidilir. Diğer bir deyişle oldukça seyreltilmiş kokulu hava ile başlanıp kokulu hava miktarı arttırılarak her bir panelistin kokuyu algıladığı eşik değer bulunur. Farklı seyreltme faktörlerinde panelistlerin verdikleri evet ve hayır cevaplarının ayrı ayrı logaritmaları alınır. Tüm panelistlerin logaritmik değerlerinin ortalaması alındıktan sonra bu değerin ters logaritması KB/m3 cinsinden koku konsantrasyonunu verir [9].

Olfaktometre ile ölçüm yapılırken seyreltme oranı eşitlik (1) ile bulunur.

 

                                                                                                                                                         (1)

Bu eşitlikte Z seyreltme faktörünü, Vd kokusuz havanın hacimsel debisini, Vo ise kokulu havanın hacimsel debisini ifade etmektedir.[10] Seyreltme faktörünün çarpmaya göre tersi seyreltme oranını verir.

                                                                                                                             (2)

Olfaktometre ile gerçekleştirilebilen maksimum seyreltme faktörü 64000’dir [8].

 

3.1.3 Skentometre

Olfaktmetre ile benzer özellikte ve yapıda olan bu cihaz saha veya alan olfaktometresi olarak da adlandırılmaktadır. Taşınabilir özellikte olup pratik bir şekilde ölçüm yapılmasını mümkün kılar. Bu yöntemde panelist ölçüm sahasında kokuya maruz kaldığı için kokuyu ölçümden önce tahmin edebilir veya kokuya karşı bağışıklık kazanabilir. Ayrıca tek bir panelist tarafından analiz edildiği için sonuçların doğrulanması güçtür. Şu an birden fazla panelistin aynı anda analiz yapabileceği skentometreler geliştirilmeye çalışılmaktadır [11].

Skentometrede seyreltme oranı eşitlik (3) ile verilmektedir. Bu eşitlikte Z seyreltme faktörünü, Vc aktif karbon filtreden geçirilmiş havanın hacimsel debisini, Vo ise kokulu havanın hacimsel debisini ifade etmektedir [5].

                                                                                                                                                              (3)

 

3.2 Elektronik Yöntemler

 

Elektronik burun olarak tarif edilen bu cihazlar insan burnu gibi çalışarak kokuları sensörler aracılığıyla tanırlar. İnsan burnu tüm gaz karışımını tek bir koku olarak algılarken elektronik burunlarda her koku için farklı sensörler kullanılır ve gaz karışımının koku analizi yapılabilir. Yaygın olarak kullanılan sensör tipleri aşağıdaki gibidir [12].

 

  • Metal-oksit yarı iletkenler
  • İletken polimerler
  • İletken oligomerler

 

Diğer sensörlerde olduğu gibi bu sensörler de duyarlı oldukları etkene maruz kaldıklarında iletkenlikleri değişir ve gerelim farkı oluşturur. Koku sensörlerinde etken olarak koku gerilim farkı oluşturur ve bu gerilim farkına göre kokunun özellikleri ve şiddeti hakkında karara varılır. Ancak bu yöntemlerle koku hakkında iyi veya kötü şeklinde yorum yapılamaz.

                                                                  Şekil 2. Elektronik Burun Çalışma Prensibi [12].

 

Sensörler ile elektronik koku algılama yöntemleri genelde GC (gaz kromotografisi) ve MS (kütle spektrometresi) gibi yöntemlerden daha kolay ve pratik oldukları için tercih edilmektedirler [12]. Üretim alanlarında kullanılan gazların kontrolü ve gaz sızıntılarının tespitinde, baca gazlarının tespiti ve kontrolünde, zehirleyici tarım ilaçlarının kontrolü ve sağlık sektöründe kullanılan gazların tespitinde elektronik burunlardan faydalanılmaktadır. Ayrıca birçok gıda maddesinin raf ömürlerinin tespitinde de bu sensörler kullanılmaya başlanmıştır [13].

Bu yöntemlerle hızlı ve sürekli koku ölçümü yapılabilir ve hassasiyetleri oldukça yüksektir. Öte yandan sensörlerin bakımı ve kalibrasyonu yapılmadığında hatalı ölçüm gerçekleşebilir. Kullanılan sensörlerin mutlaka neme karşı korunması gerekir.

 

3.3 Kimyasal Analiz Yöntemleri

 

Kimyasal analizler için kullanılan gaz kromotografisi (GC)  ve kütle spektrometresi (MS) koku analizleri için de kullanılmaktadır. Gaz kromatografisi, bir karışımda gaz halinde bulunan veya kolayca gaz haline geçebilen bileşenlerin ayrılmasında ve belirlenmesinde kullanılan yöntemdir. Bu yöntemde gaz karışımının içeriği kesin bir şekilde bulunabilir. Kütle spektrometresi ise her bir bileşenin yapısal olarak tanımlanmasını sağlar.Bu iki yöntem koku yoğunluğu, karakteristiği ve rahatsız etme derecesi hakkında bilgi vermez.

 

Kimyasal analiz yöntemleri ile sonuca ulaşmak için gaz kromatografisinin ölçüm aralığında bileşen derişimine sahip gaz numunelerinin olması gerekmektedir. Genelde kokuya sebep olan uçucu organik bileşikler (VOC) bu değerlerin altındadır. Bu yüzden VOC’lerin farklı yöntemlerle konsantre hale getirildikten sonra analizleri gerçekleştirilmelidir [4-6]. GC ve MS cihazları pahalı cihazlar oldukları için analizler de diğer yöntemlere göre maliyetli olmaktadır. Ayrıca analizler göreceli olarak uzun zaman alır.

 

Kütle spektrometresine dayalı birçok farklı yöntem de koku analizler için kullanılmaktadır. Membran Inlet MS (MIMS), Seçilmiş İyon Akış Tüpü MS(SIFT-MS), Proton-Transfer-Reaksiyon MS (PTR-MS) gibi yöntemlerden özellikle tarım sektöründe görülen kokuların analizlerinde faydalanılmaktadır [14].

 

4- KOKU TUTMA YÖNTEMLERİ

Koku tutma amacıyla birçok farklı yöntem geliştirilmiştir. Koku kaynağının durumuna göre bu yöntemlerden biri veya birkaçı kullanılarak koku giderimi veya yok edilmesi gerçekleştirilmektedir. Adsorpsiyon, absorpsiyon, yakma, koku maskeleme, ozonlama gibi yöntemler literatürde mevcuttur. Yakma ve koku maskeleme bu çalışmanın ilgi alanına girmediği için burada değinilmemiştir.

 

4.1 Aktif Karbon Filtreler

 İklimlendirme uygulamalarında koku tutmak için en yaygın kullanılan yöntem adsorpsiyon yöntemi ile çalışan aktif karbon filtrelerdir. Adsorpsiyon gaz molekülleri ile katı yüzey arasında gerçekleşen dinamik bir süreçtir. Bu filtreler adrospsiyon etkisiyle koku moleküllerini karbon partikülleri üzerinde tutar. Yüzey üzerinde tutunan gaz molekülleri bir süre burada durduktan sonra tekrar hava akımına kapılarak yüzeyden ayrılır. Doyma noktasına kadar süreç bu şekilde işler. Doyma noktasına geldiğinde sorbent daha fazla yüzeyinde gaz tutamaz ve bu noktada filtrelerin bakımları yapılmalı veya filtreler değiştirilmelidir [1].

 

Benzer yöntemle koku tutmak amacıyla killer, doğal ve sentetik zeolitler, aktif alüminyum oksitler ve çeşitli polimerler de kullanılmaktadır. Sorbentlerin üretimi esnasında çeşitli kimyasal katkı maddeleri eklenerek farklı kokuları tutmak mümkündür. Aktif alüminyum oksitler üzerine yedirilmiş potasyum permanganat ve aktif karbon üzerine yedirilmiş asidik ve bazik bileşikler en yaygın kullanılan filtre malzemeleridir [15].

 

Kontak süreleri genelde 0,1 ile 0,3 saniye civarındadır. Bu süreler kokunun yoğunluğuna göre 1-3 saniyeye kadar çıkabilir. Filtrelerin üzerinden ortalama hava akış hızı 0,1-0,6 m/s aralığında olmalıdır. Yüksek soğurma özelliği olmayan filtreler için bu değerler aşılmamalıdır. Aktif karbon filtreler 40- 50 0C ve %75 bağıl nem değerlerinin üstünde kullanımı uygun değildir.

 

Aktif karbon filtrelerin önünde hava akımıyla gelen tozları vb. partikülleri tutmak için bir ön filtre kullanılmalıdır. Özellikle mutfak uygulamalarında davlumbazdan gelen yağlı dumanın önce yağdan arındırılması ve ardından aktif karbon filtrelere ulaşması çok önemlidir. Bu sayede karbon medyasının yüzeyinin dolması önlenir ve filtre ömrü uzamış olur.

 

4.2 Ozonlama

 Ozon oldukça kararsız ve kimyasal olarak reaksiyona girmeye oldukça istekli bir moleküldür. 0,01 ile 0,05 ppm aralığındaki derişimlerde taze hava kokusundadır. Daha yüksek derişimlerde “elektrik ateşi” kokusu verir [3]. Ayrıca yüksek nem ve 35-40 0C’nin üstündeki sıcaklıklarda çok kısa süre içinde bozunur ve oksijene dönüşür.

 

Ozon (O3) karşılaştığı molekülleri en küçük ve basit moleküllere indirgeyene kadar parçalayarak çalışır. Ozon ile reaksiyona giren gazlardan reaksiyon sonucu CO2, N2, H2O ve O2 gibi kokusuz gazlar ortaya çıkar.

 

Ozon üç farklı yöntemle üretilebilmektedir; elektroliz, elektrik deşarjı ve UV ışınları [16]. Bu sistemlerin çalışabilmesi için ortamda mutlaka oksijen bulunmalıdır. Eksik oksijen ozon üretim performansını düşürerek sistemin istenen değerleri sağlamasını engellemektedir.

 

Pratikte yukarıda bahsedilen yöntemleri kullanarak ozon üreten sistemler aşağıdaki gibidir;

 

  • Ozon jeneratörleri (Plazma teknolojisi)
  • UV lambalar
  • Elektrostatik filtreler

Ozon jeneratörleri ve elektrostatik filtreler elektrik deşarjı ile UV lambalar ise UV ışını ile ozon üretimi yapmaktadır. UV lamba ve elektrostatik filtreler ile büyük kapasiteli ozon üretim yapmak mümkün değildir [16]. Büyük miktarda ozon üretimi için mutlaka ozon jeneratörleri kullanılmadır.

 

Ozon özellikle mutfak uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Davlumbaz içinde UV lamba veya davlumbaz üstünde ozon jeneratörü kullanılarak koku giderimi yapılmaktadır. UV lambalar genellikle davlumbaz içine metal filtrelerin arkasına yerleştirilmektedir. Ozon jeneratörünün ürettiği ozon ise davlumbazın çıkışındaki kanala verilmektedir.

                                                                   Şekil 3. Davlumbaz içinde UV lamba uygulaması

 

Ozonun etki edebilmesi için hava ile temas süresi kokulu gazın yoğunluğu ve yapısıyla orantılı olarak 20 saniyeye kadar çıkabilir. Kanal tesisatı mutlaka bu süreler göz önüne bulundurularak tasarlanmalıdır [1]. Sistemde oluşacak fazla ozonun yok edilmesi için ayrıca önlemler alınmalıdır. Uzun süre ozona maruz kalan canlılarda ozon zehirleyici etki yapabilir ve solunum zorluğuna neden olabilir. Eğer egzoz ağzında fazla ozon atımı varsa baca çıkışı doğrudan atmosfere yönlendirilebilir veya egzoz çıkışına ısıtıcı koyarak ozonun yüksek sıcaklıkta hızlı bir şekilde oksijene dönüşümü sağlanabilir.

 

UV lamba davlumbaz içindeki kullanımından başka mutfak aspiratörlerinde ve klima santrallerinde de kullanılmaktadır. Davlumbaz ve mutfak aspiratörlerinde 187 nm dalga boyunda UV-C tipi ışın ve ozon üreten UV lambalar kullanılmaktadır. Klima santrallerinin taze hava tarafında ise ozon üretmeyen 253.7 nm dalga boyunda UV lambalar yeterli olup, sadece zararlı mikroorganizmalar yok edilmektedir.

Ozon üretmek amacıyla kullanılan bir diğer yöntem plazma teknolojisidir. Koku tutumunda kullanılan plazmaya soğuk plazma veya ısıl olmayan plazma denmektedir. Plazma ile hem ozon üretilir hem de yüksek gerilim nedeniyle hava akımı içindeki tüm canlı organizmaların ölmesi sağlanır. Soğuk plazmaya dayanan teknolojiler serbest radikallerin üretilmesinde, moleküler ayrışmanın ve oksidasyonun arttırılmasında oldukça etkilidir. Plazmada oluşan plazmakimyasal reaksiyonlar ile ozon üretimi ve hava akımında yer alan kirleticilerin yok edilmesi mümkündür [17]. Corona deşarjı, sessiz deşarj, dielektrik bariyer deşarjı, yüzey deşarjı gibi farklı soğuk plazma yöntemleri bulunmaktadır [18].

1 gr/h’den – onlarca kilogram/h mertebelerine kadar farklı kapasitelerde ozon jeneratörleri üretilebilmektedir [17]. Ozon jeneratörleri hem endüstriyel mutfaklarda (1-4 gr/h kapasitelerde) hem de atık artıma tesislerinde (10- 1000gr/h kapasitelerde) yaygın olarak kullanılmaktadır.

                                                                      Şekil 4. Plazma Teknolojisi İle Ozon Üretimi [16].

Elektrostatik filtreler esas olarak yağ ve toz tutumu için kullanılmaktadır. Mutfak uygulamalarında ise davlumbazdan gelen havadaki yağı filtrelemek amacıyla aspiratör içinde tercih edilmektedir. Çoğunlukla sistemde elektrostatik filtrenin arkasında koku tutmak amacıyla aktif karbon filtreler de kullanılır. Elektrostatik filtrenin üzerinde oluşan yüksek voltaj sayesinde corona etkisiyle ozon ortaya çıkar. Ancak bu üretilen ozon düşük miktardadır ve yan ürün olarak değerlendirilmelidir. Çoğunlukla üretilen ozon sistemde kullanılan aktif karbon filtreler tarafından tutulur. Eğer yüksek miktarda ozon üretilmek istenirse elektrostatik filtrenin adeti ve voltajı arttırılmalıdır.

 

4.3 Sulu Yıkama Sistemleri

 Sulu yıkama sistemleri ile hava içerisinde gelen kokulu gazlar, CO2, toz, kül, kurum, bakteri vb. birçok parçacık tutulabilmektedir. Bu sistemin temeli hava akımı içinde gelen gazların su içerisinde çözünmesi teorisine dayanmaktadır. Örnek olarak su içinde çözünebilen amonyağın yaklaşık %40’ı sulu yıkama sistemleri ile yok edilebilmektedir [5]. Ancak suda çözünmeyen veya çok küçük boyuttaki partiküllerin ve koku moleküllerinin bu sistemle tutulması mümkün değildir.

Bu sistemler ayrıca endüstriyel mutfaklarda davlumbazlardan gelen sıcak havanın suyla soğutulması amacıyla da kullanılmaktadır.

 

SONUÇ

 Günümüzde Tablo 1’de verilen başlıca koku ölçüm yöntemlerinin haricinde de Bölüm 3.3’de belirtildiği gibi birçok yöntem bulunmaktadır. GC/MS ve elektronik burunlar ile sadece gaz karışımı içindeki kokuya neden olan moleküllerin tespiti ve derişimi belirlenebilir. Ancak bu yöntemler kokunun rahatsız etme derecesi ve iyi-kötü veya hoş-nahoş gibi değerlendirilmeleri için uygun değildir. Bu değerlendirmenin yapılabileceği yöntemler basit duyusal ölçüm ve olfaktometredir. Basit duyusal ölçüm yönteminin öznel olmasından dolayı kullanımı çok güvenilir değildir. Bu yüzden olfaktometre şu an en yaygın koku ölçüm yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Ancak yakın zamanda yapay zeka yöntemlerinin gelişmesi ve daha teknolojik sensörlerle birlikte elektronik burunların kokuları daha hızlı ve doğru bir şekilde tanımaları ve değerlendirmeleri mümkün olacaktır.

 

      Tablo 1. Koku Ölçüm Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Her proses ve uygulama için farklı filtreleme ve koku tutma yöntemi kullanılmalıdır. Tutma yöntemi seçilirken maliyet ve performansla birlikte koku miktarının filtreleme sonucunda hangi seviyelere düşürülmesi gerektiği de göz önünde bulundurulmalıdır. Tablo 2’de koku tutma yöntemlerinin karşılaştırması verilmiştir.

 

Tablo 2. Koku Tutma Yöntemlerinin Karşılaştırılması.

Tablo 3’de ise bazı prosesler için örnek filtreleme çözümleri verilmiştir. Tablo 3, optimum performans ve yatırım maliyetleri dikkate alınarak oluşturulmuştur. Farklı yöntemlerle de benzer sonuçlar alınabileceği unutulmamalıdır. Koku filtreleme sistemlerinin bakımları çalışma performansını doğduran etkilemektedir. Bu yüzden bakımı yapılmayan veya yanlış yapılan filtrelerin verimleri istenen değerlere hiçbir zaman ulaşamayacaktır.

 

Tablo 3 Farklı Seviye Koku Kontrolü İçin Önerilen Filtreleme Yöntemleri.

KAYNAKLAR

 

  • Guidance on the Control of Odour and Noise from Commercial Kitchen Exhaust Systems, English Department for Environment, Food and Rural Affairs, Ocak 2005
  • Guıdelines On Odour Pollutıon & Its Control, Central Pollutıon Control Board, Ministry of Environment & Forests, Govt. of India, Mayıs 2008
  • JACOBSON, Larry D., Generic Environmental Impact Statement on Animal Agriculture: A Summary of the Literature Related to Air Quality and Odor (H), Eylül 1999
  • BREWER, M. S., CADWALLADER, K. R., Overview of Odor Measurement Techniques,
  • CHAPIN, A., BOULIND, C., Controlling Odor and Gaseous Emission Problems from Industrial Swine Facilities, Yale Environmental Protection Clinic, 1998
  • YILMAZ, M., Gıda Fermantasyon Sektöründen Kaynaklanan Koku Emisyonlarının Biyofiltre Sistemi Kullanılarak Giderilmesi, İstanbul, Haziran 2016
  • SARAÇ YÜCE, A., Pancar Şekerinde Kokuya Neden Olan Maddelerin Belirlenmesi ve Giderimi, Ankara, 2012
  • ATIMTAY, A., GÜVENER, M., Koku Ölçüm Yöntemleri, LIFE Projesi-Eğitim Semineri ODTÜ, 1-2 Nisan 2004 Ankara
  • BRATTOLİ, M., Odour Detection Methods: Olfactometry and Chemical Sensors, Sensors 2011, 11, 5290-5322; doi:10.3390/s110505290, Mayıs 2011
  • A Review of The Science and Technology of Odor Measurement, St. Croix Sensory, Inc., Aralık 2005
  • McGINLEY, M. A., Developing a Credible Odor Monitoring Program, 2004 ASAE/CSAE Annual International Meeting, Ağustos 2004
  • KIZIL, Ü., GENÇ L., SAÇAN M., Elektronik Burun Sistemlerinin Tasarım İlkeleri, U. Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi, 2011, Cilt 25, Sayı 1, 109-118
  • EFE, A.A., Elektronik Burun Teknolojisi Ve Örnek Uygulaması, ANKARA, Eylül 2006
  • CAPELLI, L., SIRONI, S., Odor Sampling: Techniques and Strategies for the Estimation of Odor Emission Rates from Different Source Types, Sensors 2013, 13, 938-955; doi:10.3390/s130100938
  • ASHRAE Position Document on Filtration and Air Cleaning, Ocak 2015
  • SCHIAVON, J., Design and Analysis of an Ozone Generator System Operating at High Frequency with Digital Signal Controller, Revista Ciência e Tecnologia, v.15, n.27, p.23-35, jul./dez. 2012- ISSN:1677-9649
  • PEKÁREK, S., Non-Thermal Plasma Ozone Generation, Acta Polytechnica Vol. 43 No. 6/2003
  • MOON, J., JUNG J., A Wire-Plate Type Nonthermal Plasma Reactor Utilizing a Slit Dielectric Barrier and a Third Electrode, International Journal of Plasma Environmental Science & Technology Vol.1, No.1, MARCH 2007
  • Industrial Odor Control, BERGEN, J. V., Journal of the Air Pollution Control Association, Mart 2012

 

ÖZGEÇMİŞ

Süleyman KAVAS

1982 yılı Aydın doğumludur. 2005 yılında Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümünü bitirmiştir. Aynı üniversiteden 2008 yılında yüksek mühendis unvanını almıştır. 2014 yılında Liege Üniversitesi, Ecole Centrale de Nantes ve Rostock Üniversitesi ortak programından Gemi Mühendisliği alanında bir yüksek lisans derecesi daha almıştır. 2016 yılında ise İzmir Ekonomi Üniversitesi Yöneticiler için MBA programından mezun olmuştur. Doğu İklimlendirme San. Tic. A.Ş. firmasında 2014 yılından buyana iş geliştirme müdürü olarak çalışmaktadır.

 

Bu makale 17-20 Nisan 2019 tarihleri arasında düzenlenen 14. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ’nde sunulmuştur.

 

 

 

 

 

Suleyman Kavas
Doğu İklimlendirme İş Geliştirme ve Ürün Müdürü Makine Yüksek Mühendisi
İlginizi Çekebilecek Diğer Yazılar
Mutfakta Hijyen Gereksinimleri
Davlumbaz Filtre Sistemleri
MUTFAK İÇ HAVA KALİTESİ

Yorum Ekleyin

Yorum Alanı*

Adınız*
Web Siteniz

Mutfak DavlumbazMutfak GürültüMutfak HavalandırmasıMutfak HijyenMutfak Nem OranıMutfak Sıcaklığı