Meyve ve sebze işleme atıklarından nanoselüloz üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nanocellulose from fruit and vegetable processing waste
Yazar: NERGİZ HAYATİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SEDA ERSUS
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında meyve ve sebzelerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan siyah havuç posası, vişne sapı ve karpuz kabuğu atıklarından nanoselüloz üretilmiştir. İlk aşamada, atıklardan optimum verim ve beyazlık indeksine sahip selüloz üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, alkali işlem etken parametreleri olan sodyum hidroksit konsantrasyonu, işlem sıcaklığı ve süresi Yanıt Yüzey Yöntemi-Merkezi Tümleşik Tasarım (Response Surface Method-Central Composite Design) ile optimize edilmiştir. En uygun alkali işlem koşulları siyah havuç posası için %7,06 NaOH, 44,83 ˚C/114,21 dk, vişne sapı için %8,73 NaOH, 92,23 ˚C/122,60 dk ve karpuz kabuğu için %8,89 NaOH, 49,82 ˚C/96,49 dk olarak belirlenmiştir. Optimum işlem parametrelerinde üretilen selülozların verim ve beyazlık indeksi sonuçları siyah havuç posası için %22,90±2,48 ve %60,32±0,07, vişne sapı için %17,39±0,09 ve %55,85±0,05 ve karpuz kabuğu için %20,87±1,16 ve %66,33±0,07 olarak bulunmuştur. İkinci aşamada asit hidrolizi yöntemi ile siyah havuç posası, vişne sapı ve karpuz kabuğundan sırasıyla %15,76±0,16, %5,57±0,09 ve %13,15±0,13 verimde nanoselüloz elde edilmiştir. Üretilen nanoselülozların beyazlık indeksi değerleri siyah havuç posası için %58,77±0,26, vişne sapı için %52,07±0,16 ve karpuz kabuğu için %64,30±0,81 olarak belirlenmiştir. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) analizi sonucunda siyah havuç posası, vişne sapı ve karpuz kabuğundan elde edilen nanoselülozların sırasıyla 61±2,89, 61±8,08, 59±0,58 nm çap ve 281±18,50, 225±20,51, 317±75,36 nm uzunluğa sahip oldukları tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study nanocellulose was produced from black carrot pulp, sour cherry stalk and watermelon rind wastes that emerged during the processing of fruits and vegetables. In the first step, cellulose with optimum yield and whiteness index was produced from the wastes. For this purpose, the NaOH concentration, process temperature and time, which are the alkaline process parameters, were optimized by Response Surface Method-Central Composite Design (RSM-CCD). Optimum alkali treatment conditions were determined as 7,06% NaOH, 44,83 ˚C/114,21 min for black carrot pulp, 8,73% NaOH, 92,23 ˚C/122,60 min for sour cherry stalk and 8,89% NaOH, 49,82 ˚C/96,49 min for watermelon rind. Yield and whiteness index results of celluloses produced in optimum process parameters were found as 22,90±2,48% and 60,32±0,07% for black carrot pulp, 17,39±0,09% and 55,85±0,05% for sour cherry stalk, 20,87±1,16% and 66,33±0,07% for watermelon rind. In the second step, nanocellulose was obtained from black carrot pulp, sour cherry stalk and watermelon rind by acid hidrolysis, yield at 15,76±0,16%, 5,57±0,09% and 13,15±0,13%, respectively. Whiteness index values of the obtained nanocelluloses were determined as 58,77±0,26% for black carrot pulp, 52,07±0,16% for sour cherry stalk and 64,30±0,81% for watermelon rind. As a result of Atomic Force Microscope (AFM) analysis the nanocelluloses obtained from black carrot pulp, sour cherry stalk and watermelon rind were found to have a diameter of 61±2,89, 61±8,08, 59±0,58 nm and a length of 281±18,50, 225±20,52, 317±75,36 nm, respectively.