Geri Dön

Hidrofobik malzemelerle kaplanmış nişasta bazlı köpük tabak üretimi

Coated with hydrophobic substances starch based foam tray production

PDF İndir

  1. Tez No: 640259
  2. Yazar: YUNUS EMRE KISAÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA KEMAL USLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Genleştirilmiş polistiren tabakların gıda ambalajlama ve servisinde kullanımı hafif ve ucuz olması nedeniyle özellikle son yıllarda çok fazla yaygınlaşmıştır. Fakat çevre üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı dünyanın pek çok yerinde kullanımı yasaklanmaya veya kısıtlanmaya başlamıştır. Son yıllarda biyobozunur köpük tabak üretimi üzerine pek çok çalışma yapılmaktadır. Nişasta bazlı köpük tabaklar biyobozunur olması ve yeterince mekanik dirence sahip olması açısından büyük umut vadetse de suya karşı yeterince direnç gösterememesi, ticari olarak kullanımının yaygınlaşmasındaki en önemli engellerden biridir. Bu çalışmada glioksal ile çapraz bağlanmış buğday nişastası veya buğday-patates nişastası karışımından hazırlanan %35'lik nişasta süspansiyonuna, nişastanın %0,5'i kadar guar gam ve %7'si kadar buğday lifi eklenip pişirilerek köpük tabaklar üretilmiştir. Tabakların suya karşı direncini arttırmak amacıyla, tabaklar polilaktik asit (PLA), polikaprolakton (PCL) ve polimetil metakrilat (PMMA) çözeltileri kullanılarak kaplanmıştır. PLA ve PCL kloroformda çözülerek, PMMA çözeltisi ise benzende çözülerek kaplama çözeltileri hazırlanmıştır. Farklı malzemelerle kaplanan köpük tabakların yoğunlukları, yüzde su emme miktarları ve hızları, mekanik özellikleri belirlenmiştir. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi (FT-IR) ile kaplanmış tabakların yüzeyi incelenmiş, taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında tabakların yüzey ve yan kesitleri görüntülenmiştir. Simüle edilmiş toprağa gömülen köpük tabak parçalarının yüzde ağırlık kayıpları ve görsel değişimleri izlenmiştir. Köpük tabakların yoğunlukları, nişasta kaynağından etkilenmezken (p>0,05) kaplama malzemelerinin tabakların yoğunlukları üzerinde önemli seviyede (p<0,05) etkili olduğu ve tabakların yoğunluklarını arttırdığı bulunmuştur. Buğday ve buğday-patates nişastasından üretilen köpük tabakların ortalama yüzde su emme miktarlarının sırasıyla %50 ve %53 olduğu, aralarındaki farkın istatiksel açıdan önemli olmadığı belirlenmiştir. PLA (%12) ve PMMA (%8) ile kaplanan köpük tabakların ortalama yüzde su emme miktarları önemli seviyede (p<0,01) azalmıştır. Kaplanmamış tabakların ortalama su emme hızının 8,413 g/dk olarak bulunmuş, kaplama uygulaması tabakların su emme hızını önemli seviyede azaltmıştır. PCL, PLA ve PMMA ile kaplanan örneklerin su emme hızları sırasıyla 1,783 g/dk, 0,247 g/dk ve 0,014 g/dk olduğu, özellikle PMMA ile kaplamanın, örneklerin su emme hızını en etkili şekilde azalttığı belirlenmiştir. Buğday nişastasından üretilen köpük tabakların bükme mukavemetinin (1,848 MPa) ve elastik modulünün (66,026 MPa), buğday-patates nişastalarından üretilen köpük tabakların bükme mukavemetinden (1,388 MPa) ve elastik modülünden (50,598 MPa) daha yüksek olduğu bulunmuştur. PLA (1,525 MPa) ile kaplanmış tabakların bükme mukavemeti kaplanmamış tabaklarınkine (1,180 MPa) benzer çıkarken PMMA (1,801 MPa) ve PCL (1,967 MPa) ile kaplanmış tabakların bükme mukavemetinin kaplanmamış tabaklarınkinden istatiksel olarak önemli seviyede yüksek olduğu tespit edilmiştir. FT-IR analizi ile kaplama malzemelerinin nişasta bazlı köpük tabakların yüzeylerini başarılı bir şekilde kapladığı tespit edilmiştir. Yüzey SEM görüntülerine göre buğday-patates nişastasından üretilen tabakların buğday nişastasından üretilen tabaklara göre yüzeylerinde daha az çatlak olduğu, gözenek sayısının daha az ve gözenek çapının daha küçük olduğu belirlenmiştir. Kaplama malzemelerinin köpük tabakların yüzeylerindeki çatlakları ve gözenekleri doldurduğu, bundan dolayı köpük tabakların yoğunluklarının, bükme mukavemetlerinin, elastik modüllerinin arttığı, yüzde su emme miktarlarının ve hızılarının azaldığı tespit edilmiştir. Kesit SEM görüntülerinden PCL, PLA ve PMMA'nın ortalama kaplama kalınlıkları sırasıyla 48,37 µm, 29,93 µm ve 44,07 µm olarak bulunmuştur. Simüle edilmiş toprağa gömülen kaplanmamış tabakların 3. günde, PCL ile kaplanmış tabakların 42. günde, PLA ile kaplanan tabakların ise 84. günde tartılamayacak şekilde parçalandığı görülmüştür. PMMA ile kaplanan tabakların ise 120. günde ortalama %95 oranında parçalara ayrıldığı belirlenmiştir. Denemesi yapılan kompostlama koşullarında tamamıyla parçalara ayrılması en uzun zaman alacak tabakların nişasta kaynağından bağımsız olarak PMMA ile kaplanan tabaklar olduğu sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

The usage of expanded polystyrene trays in food packaging and service has become widespread especially in recent years due to its lightness and cheapness. However, its usage has begun to be banned or restricted in many parts of the world due to its negative effects on the environment. In recent years, many studies have been carried out on the production of biodegradable foam trays. Although starch-based foam trays show great promise in terms of being biodegradable and having sufficient mechanical resistance, their inadequate resistance to water is one of the most important obstacles in the spread of commercial use. In this study, the 35% starch suspensions were prepared from wheat starch or a mixture of wheat-potato starch cross-linked with glyoxal, 0,5% guar gum, 7% wheat fiber were added to the suspensions, and then foam trays were produced by baking. To increase the water-resistance of the trays, the trays were coated using polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), and polymethyl methacrylate (PMMA) solutions. Coating solutions were prepared by dissolving PLA and PCL in chloroform and by dissolving the PMMA solution in benzene. Densities, percentage water absorption amounts, and rates, mechanical properties of the uncoated and coated foam trays were determined. The surface of the coated trays was examined with Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR), The surface and cross-sections of the foam were imaged under the scanning electron microscope (SEM). The percent weight loss and visual changes of the foam tray pieces embedded in the simulated soil were observed. While the density of foam trays is not affected by the starch source, it was founded that the coating materials significantly (p<0,05) affected and increased the density of the trays. The average percentage water absorptions of the foam trays produced from wheat and wheat-potato starch were determined as 50% and 53%, respectively, and the difference between them was not statistically significant. The average percentage water absorption of foam trays coated with PLA (12%) and PMMA (8%) decreased significantly (p<0,01). The avarage water absorption rate of the uncoated trays was 8,413 g/min, and the coating application significantly reduced the water absorption rate of the trays. The water absorption rates of the samples coated with PCL, PLA, and PMMA were 1,783 g/min, 0,247 g/min and, 0,014 g/min, respectively, and especially the PMMA coating reduced the water absorption rate of the samples most effectively. The bending strength (1,848 MPa) and elastic modulus (66,026 MPa) of foam trays made of wheat starch were found to be higher than the bending strength (1,388 MPa) and elastic modulus (50,598 MPa) of the foam trays produced from wheat-potato starches. It was found that the flexural strength of trays coated with PLA (1,525 MPa) was similar to that of uncoated trays (1,180 MPa), while the bending strength of trays coated with PMMA (1,801 MPa) and PCL (1,967 MPa) was statistically significantly higher than that of uncoated trays. FT-IR analysis showed that the coating materials successfully coated the surfaces of starch-based foam trays. The Surface SEM images showed that the trays made of wheat-potato starch had less surface cracks, fewer pores and smaller pore diameters than the trays made of wheat starch. The coating materials filled the cracks and pores on the tray surfaces, so the density, bending strength, elastic modulus of the trays increased, the percentage and rate of water absorption of the trays decreased. The average coating thicknesses of PCL, PLA, and PMMA from cross-section SEM images were measured as 48,37 µm, 29,93 µm, and 44,07 µm, respectively. It was observed that the uncoated trays embedded in the simulated soil were disintegrated on the 3rd day, PCL coated trays on the 42nd day, and the trays coated with PLA on the 84th day. It was determined that the trays coated with PMMA were disintegrated at an average rate of 95% on the 120th day. It was concluded that the trays that will take the longest time to completely disintegrate under the tested composting conditions are those coated with PMMA, regardless of the starch source.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    687170

    Magnezyum alaşımlara hidrofobik özellik kazandırılarak korozyon direncinin zamana bağlı incelenmesi

    Time-dependent examination of corrosion resistance by featuring magnesium alloys with hydrophobic properties

    ÖZGE KAMACI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Medeniyet Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DR. HASAN KÖTEN

  2. Tez No

    427831

    Biomacromolecules, molecules and functional nanoparticles for therapeutic and diagnostic applications

    Terapötik ve diagnostik uygulamalar için biyomakromoleküller, moleküller ve fonksiyonel nanoparçacıklar

    AYŞE ÖZDEMİR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY

    DOÇ. DR. TURGAY TEKİNAY

  3. Tez No

    885416

    Synthesis, characterization and applications of fluorine containing maleimide polymers

    Flor içeren maleimid polimerlerinin sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları

    İPEK KAYALI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUBA ÇAKIR ÇANAK

  4. Tez No

    723063

    Development of new generation, high performance polypropylene composites

    Yeni nesil, yüksek performanslı polipropilen kompozitlerin geliştirilmesi

    ORKUN KAYMAKÇI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURSELİ UYANIK

  5. Tez No

    315327

    Langmuir Blodgett assembly of peptide functionalized nanoparticles onto silicatebased surfaces and their characterization

    Peptit ile fonksiyonlandırılmış nanoparçacıkların Langmuir Blodgett yöntemi ile silika tabanlı yüzey üzerine kaplanması ve karakterizasyonu

    NUR MUSTAFAOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN

Geri Dön