Elma Posasından Selüloz ve Nanoselüloz Takviye Ajanlarının Üretimi ve Alçak Yoğunluk Polietilen Esaslı Biyobozunur Gıda Ambalaj Malzemelerinin Geliştirilmesinde Kullanımı (Production of Cellulose and Nanocellulose Reinforcement Agents from Apple Pomace and Their Utilization in the Development of Low Density Polyethylene Based Biodegradable Food Packaging Materials)
Proje no. 1189 · Durum: Kapanmış · 2017
Özet
Bu tez c¸alıs¸masında; plastik esaslı ambalaj atıklarının yarattıgˆı c¸evresel sorunlara c¸o¨zu¨m u¨retmek amacıyla biyo-baz ic¸erigˆine sahip, biyobozunur o¨zellikte biyokompozit ve nanokompozit ambalaj malzemelerinin ekstru¨zyon teknigˆi ile u¨retimi sagˆlanmıs¸tır. C¸alıs¸ma; (i) elma posasından takviye ajanlarının eldesi, (ii) alc¸ak yogˆunluk polietilen (AYPE) esaslı biyokompozit ve nanokompozit ambalaj malzemelerinin ekstru¨zyon teknigˆi ile u¨retimi ve (iii) gıda ambalajlama uygulamaları olmak u¨zere toplam 3 as¸amada gerc¸ekles¸tirilmis¸tir. I·lk as¸amada kurutulmus¸ ve o¨gˆu¨tu¨lmu¨s¸ elma posasından, yanıt yu¨zey metodu (RSM) kullanılarak belirlenen optimum ekstraksiyon kos¸ullarında %27,96 verimle, yu¨ksek alfa-selu¨loz miktarı (%85,31) ve beyazlık indisine (47,79) sahip selu¨loz eldesi sagˆlanmıs¸tır. Selu¨lozdan ise asit hidrolizi ve ultrasonifikasyon is¸lemleri ile nanoselu¨loz u¨retilerek, o¨rneklerin kimyasal yapısındaki degˆis¸im (FTIR), kristallik derecesi (XRD) ve yu¨zey morfolojisi (SEM ve AFM), incelenmis¸tir. Elma posasına uygulanan kimyasal is¸lemlerin hemiselu¨loz ve lignin gibi safsızlıkların uzaklas¸tırılmasında etkili oldugˆu belirlenmis¸tir. XRD analizi sonucu nanoselu¨lozun yu¨ksek kristallik derecesine sahip (%78) oldugˆu, AFM analizi sonucu ise c¸ubuk/igˆne s¸eklinde selu¨loz nanokristallerine ait yapıların varlıgˆı saptanmıs¸tır. vii I·kinci as¸amada elma posasından elde edilen elma posası tozu, selu¨loz ve nanoselu¨loz, AYPE matrise takviye ajanı olarak eklenerek, ekstru¨zyon yo¨ntemi ile biyokompozit ve nanokompozit kompaund ve ambalaj filmleri u¨retilmis¸tir. Takviye ajanlarının kompozit malzemenin renk, mekanik, kimyasal, ısıl vb. o¨zelliklerine etkisi degˆerlendirilmis¸tir. AYPE esaslı biyokompozit malzemelerde elma posası tozu ve selu¨loz konsantrasyonundaki artıs¸a bagˆlı olarak malzemenin mekanik mukavemeti ve transparanlıgˆı azalmıs¸, filmlerin o¨rtu¨cu¨lu¨gˆu¨ artmıs¸tır. Simu¨le toprak altında 12 ay boyunca bekletilen o¨rneklerde takviye ajanı konsantrasyon artıs¸ına bagˆlı olarak malzemede agˆırlık kaybının arttıgˆı belirlenmis¸tir. Elma posası ve selu¨loz (%10-15) katkılı biyokompozit malzemelerde yaklas¸ık %5, %1 nanoselu¨loz ic¸eren nanokompozit ambalaj malzemelerinde ise yaklas¸ık %1,5 oranında agˆırlık kaybı meydana gelmis¸tir. U¨c¸u¨ncu¨ ve son as¸amada sec¸ili ambalaj malzemelerinin gıda ambalaj materyali olarak, az is¸lem go¨rmu¨s¸ ıspanagˆın (Spinacia oleracea L. cv. Kuzu) ambalajlanmasında kullanım potansiyeli incelenmis¸tir. Az is¸lem go¨rmu¨s¸ ıspanak pasif modifiye atmosferde AYPE (kontrol) ve %1 nanoselu¨loz ic¸eren nanokompozit ambalaj malzemeleri ile +4 °C’de 17 gu¨n depolanmıs¸tır. Depolama su¨resince, ıspanagˆın kendine o¨zgu¨ yes¸il renginde, toplam klorofil ve askorbik asit miktarında azalma, pH degˆeri ve agˆırlık kaybında ise artıs¸ saptanmıs¸tır. Her iki ambalaj grubunda da ıspanakların mikrobiyolojik ac¸ıdan 17 gu¨n tu¨ketime uygun oldugˆu belirlenmis¸tir. Nanokompozit ambalaj malzemesinde depolanan ıspanakların, kontrol grubunda depolanan o¨rneklere nazaran duyusal ac¸ıdan kabul edilebilirligˆinin yu¨ksek oldugˆu saptanmıs¸tır. Elma posasından elde edilen selu¨loz ve nanoselu¨loz gibi katma degˆeri yu¨ksek u¨ru¨nlerin takviye ajanı olarak AYPE hammaddeye biyo-baz ic¸erigˆi ve biyobozunma davranıs¸ı kazandırılmasında etkili oldugˆu ve gıda ambalaj materyali olarak kullanım potansiyeline sahip oldugˆu sonucuna varılmıs¸tır.