Kenevir (Cannabis sativa) liflerinden ambalaj filmlerinin elde edilmesi
Extraction of packaging films from Hemp (Cannabis sativa) fibers
Yazar: TUĞÇE ECEM TAŞ
Danışman: PROF. DR. AYŞE ZEYNEP HİÇŞAŞMAZ KATNAŞ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, tarımsal/endüstriyel artık, kenevir liflerinden, gıda ambalajlarında kullanılabilecek selüloz temelli bir ambalaj filminin elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, öncelikle, kenevir liflerinden selülozun ayrıştırılarak saflaştırılması için iki aşamalı sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi-hidroklorik asit (HCl) çözeltisi özütleme tekniği kullanılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda, öncelikle, %70,2–74,4 (w/w)  selülozdan oluşan ve tarımsal/endüstriyel atıklar arasında en yüksek selüloz içeriğine sahip olmasına karşın selüloz kaynağı olarak düşünülmemiş kenevir liflerinden %90 saflık oranına sahip selüloz elde edilmiştir. Bu saflaştırma oranı, düşük sıcaklık (60ºC) ve %10,75 (w/w) derişiminde NaOH çözeltisi ile sağlanmıştır. HCl özütleme basamağında ise düşük sıcaklık (35ºC) ve 2,8 saat çevrim süresi yeterli olmuştur. Özütleme sonucunda elde edilen selüloz hamuru, sıvı azot ortamında mekanik parçalama yöntemi kullanılarak dispersiyona uygun parçacık boyutuna ulaşmıştır. Elde edilen selüloz biyobozunur özelliklere sahip N,N-Dimetilasetamid/Lityum Klorür (DMAc/LiCl) iyonik çözelti sistemi içinde ultrases karıştırma yöntemiyle dispersiyon haline getirilmiştir. Selüloz dispersiyonuna plastikleştirici olarak gliserol, bağlayıcı olarak yumurta akı eklenmiştir. Bu çözgen sistemi kullanılarak film elde edilmesiyle ilgili açık kaynaklarda sınırlı bilgi olması nedeniyle, bu çalışmada çözgen sistemine odaklanılmış, çözeltideki çözgen/ plastikleştirici/ bağlayıcı oranı dispersiyon reolojisi çerçevesinde incelenmiştir. Elde edilen dispersiyon alüminyum tepsi üzerine dökülmüş ve mekanik inceltme yoluyla film haline getirilmiştir. İyi bir selüloz çözgeni olduğu hesaplanmış ama film elde etme amacıyla henüz dispersiyonlarda kullanılmamış biyobozunur DMAc / LiCl sistemi kullanılarak biyobozunur plastikleştirici, gliserol ve bağlayıcı, yumurta akı eşliğinde 24 saat ultrases karıştırma yöntemi kullanıldığında filme işlenebilir nitelikte kararlı dispersiyonlar elde edilebileceği gösterilmiştir. Filme işlenebilir nitelikte selüloz dispersiyonlarının %15 (w/w) yumurta akı ve %23,74 (w/w) gliserol içeriğine sahip olması gerektiği bulunmuştur. Sonuç olarak, selüloz–DMAc/LiCl –gliserol –yumurta akı sisteminin tamamen biyobozunur ambalaj filmi elde etme potansiyeli olduğu ortaya çıkarılmıştır. Ancak, film özelliklerinin geliştirilmesi ve mikroskobik yapısı homojen bir filmin elde edilebilmesi için film oluşturma işleminde ektrüzyon ve benzeri profesyonel yöntemlerin kullanılması gerekir. Bu çalışma, "Yeşil Mühendislik" olarak tanımlanan tarımsal/tarıma dayalı endüstriyel artıkların değerlendirilmesiyle sürdürülebilir endüstriyel üretim ve artıklardan katma değer elde etmeye yöneliktir. 

Yıl                    	: 2023
Sayfa sayısı              	: 66
Anahtar Kelimeler	: Kenevir, Cannabis sativa, selüloz, gliserol, ambalaj filmi

Abstract:
The aim of the present study is to obtain a cellulose-based food packaging film from agricutural / industrial wastes of Cannabis sativa fibers. Fort his purpose, first, the cellulose fraction in Cannabis sativa fibers was obtained by using the two –step sodium hydroxide (NaOH) çözeltisi – hydrochloric acid (HCl) extraction technique. Although, agricutural / industrial wastes of Cannabis sativa fibers contain 70.2 – 74.4   (w/w) cellulose, cellulose extraction from Cannabis sativa fibers as not considered before. As a result of this study, 90 %  pure cellulose was obtained from Cannabis sativa fibers at a relatively low temperature (60ºC) and 10.75% (w/w) NaOH concentration. HCl extraction step was carried out at a low temperature and a cycle duration of 2.8 hours. Celluse obtained upon extraction was mechanically crushed to a powder state by using liquid nitrogen. The cellulose powder was dispersed in the biodegradable N,N- Dimethylacetamide/ Lithium Chloride (DMAc/ LiCl) ionic solvent system by sonication. Glycerol was used as a plasticiser and egg white was used as a binder in the dispersion. The present study is focused on dispersion rheology since limited information is available in the literature on the use of this ionic solvent system in film making. Thus, the study is focused on the effect of the dispersion dispersion composition as to the ratio of the cellulose solution / plasticiser / binder. The dispersion obtained was mechanically formed into a film on a silicone plate. The theoretical work performed on the DMAc / LiCl system as a cellulose solvent was used to form stable cellulose dispersions together with glycerol as a plasticiser and egg white as a binder upon 24 h sonication.  It was found that dispersions that contain 15 % (w/w) egg white and 23,74 (w/w) glycerol could readily be formed into films. It was found that the cellulose – DMAc / LiCl – glycerol – egg white system has a potential to form completely biodegradable packaging films. However, it is important to wrk on a Professional film forming system such as an extruder in order to be able to obtain structurally homogeneous films with desired physical properties. The present sudy is related with "Green Engineering" due to the fact that it aims to provide added value to an agricultural / industrial waste material and a sustainable industry.
Year		: 2023
Number of Pages	: 66
Keywords		: Hemp, Cannabis sativa, cellulose, glycerol, packaging film