Portakal kabuklarından biyobozunur nanokompozit film üretilmesi ve gıda ambalajı olarak değerlendirilmesi
Biodegradable nanocomposite film production from orange peels and utilization as food packaging
Yazar: ZERRİN ÇOKAYGİL
Danışman: DOÇ. DR. MÜFİDE BANAR
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ambalajlama = Packaging ; Gıda ambalajı = Food packaging ; Mikotoksinler = Mycotoxins ; Pektin = Pectin ; Portakal kabuğu = Orange peel

Özet:
Bu tez çalışmasında, sentetik gıda ambalajlarına hem çevresel hem de kalite açısından alternatif oluşturabilmek amacıyla, portakal kabuklarından, biyobozunur nanokompozit ambalaj filminin üretilmesi hedeflenmiştir.Tez ?Biyobozunur Nanokompozit Film Üretimi için Malzeme Hazırlığı?, ?Biyobozunur Nanokompozit Filmlerin Üretilmesi?, ?Biyobozunur Nanokompozit Filmin Eksfoliasyonla İyileştirilmesi ve Karakterizasyonu? ve ?Biyobozunur Nanokompozit Filmlerin Sentetik Gıda Ambalaj Filmi ile Karşılaştırılarak Değerlendirilmesi? başlıkları altında dört aşamada ele alınmıştır. İlk aşamada öncelikle atık portakal kabuklarından pektin jeli elde edilmiş, doğal nişasta hidroksipropilasyonu takiben çapraz bağlama ile modifiye edilmiş ve kil (Na-MMT) de farklı oranlarda katyonik yüzey aktif madde ile modifiye edilerek organofilik hale getirilmiştir. İkinci aşamada, Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak belirlenen pektin jeli bazlı nişasta ve kil içerikli karışımlar çift vidalı ekstrüder ve ona bağlı film çekme ekipmanı ile işlenerek film oluşturabilme durumları incelenmiştir. Bu aşamada düzgün bir form oluşturan filmlerden sünme geri kazanımı analizi ve oda koşullarında bir ay bekletmeye göre optimum karışım belirlenmiştir. Üçüncü aşamada, optimum olarak seçilen film suya dayanım özelliğinin iyileştirilmesi için selüloz asetat ftalat (CAP) ile eksfoliye edilmiştir. Dördüncü aşamada, filmlerin ambalaj filmi olarak değerlendirilebilirliği üzerinde durulmuş, bunun için bu filmlerle birlikte ticari bir streç filmde sünme geri kazanımı, oksijen ve su buharı geçirgenliği, mikotoksinler üzerine etki ve biyobozunurluk analizleri yapılmıştır.Tezde yapılan çalışmalar sonucunda optimum filmin pektin jeli bazında % 90 nişasta ekleme oranında %15 modifiye edilmiş nişasta ve % 0,5 kil ekleme oranında Na-MMT içerdiği saptanmıştır. CAP ile eksfoliye etmenin filmin suya dayanımını arttırdığı ayrıca gıdada yeni mikotoksin oluşumunu önlemede etkili olduğu fakat filmin elastikiyetini azalttığı görülmüştür. Filmlerin bariyer özellikleri oksijen açısından ticari filme göre iyi olurken, su buharı açısından zayıf olmuştur. İki haftalık bir süre sonucunda filmler toprakta %78 - %99,96 oranında biyobozunurluk göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to produce a biodegradable nanocomposite packaging film obtained from orange peels as an alternative to synthetic packaging films in terms of environmental and quality aspects.The thesis comprises of four stages, ?Material Preparation for Biodegradable Nanocomposite Film?, ?Production of Biodegradable Nanocomposite Film?, ?Improvement of Biodegradable Nanocomposite Film through Exfoliation and Characterization? and ?Utilization Assessment of Biodegradable Nanocomposite Films by Comparing with Synthetic Food Packaging Film?. At the first stage, pectin jelly was extracted from waste orange peels, neat starch was modified by hydroxypropylation followed by crosslinking and Na-MMT was modified with different rates of cationic surfactant. At the second stage, pectin jelly based mixtures including starch and clay were prepared by Taguchi experimental design method and formed into film by using twin screw extruder and film forming machine. The films with uniform shape were analyzed with respect to creep recovery and also kept in room conditions for one month. According to the results of these processes an optimum mixture was determined. At the third stage, the film that was determined as an optimum was exfoliated with cellulose acetate phthalate (CAP) to improve its water resistance. At the fourth stage, it was focused on the utilization of films as a packaging film. For that reason, creep recovery, oxygen transmission, water vapor transmission, effect on mycotoxins and biodegaradability analysis were performed on these films comparatively with a commercial stretch film.At the end of the thesis, it was seen that the produced optimum film contains 90% weigh percent 15% modified starch and 0.5% weigh percent Na-MMT. It was suggested that CAP exfoliation improves water resistance with a remarkable effect on mycotoxin prevention. Barrier properties of the films were found good in terms of oxygen in spite of they were poor for water vapor. The films showed 78-99.96% biodegradability within two weeks.