Ayçiçeği sapından yenilebilir CMC film üretimi ve karakterizasyonu
Characterization and production of edible CMC film from sunflower stalk
Yazar: MELİS TUFAN
Danışman: PROF. HASAN FERDİ GERÇEL
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışma ayçiçeği sapından selüloz ekstraksiyonu, selülozdan karboksimetil selüloz (CMC) sentezi ve filmlerin hazırlanması olmak üzere 3 aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada ayçiçeği sapından alkali varlığında selüloz ekstrakte edilmiştir. Ardından selüloz, alkali varlığında ağırlıkça çeşitli oranlarda sodyum mono klor asetat (NaMCA) ile alkalizasyon ve eterleşme tepkimeleri aracılığıyla CMC'ye dönüştürülmüştür. Tepkime verimleri hesaplandıktan sonra, NaMCA oranı ile sentezlenen CMC'nin suda çözünürlüğünün bir göstergesi olan yer değiştirme derecesi arasındaki ilişki araştırılmıştır. Son aşamada ise polimer çözeltilerine gliserin, polietilen glikol (PEG) ve sitrik asit (CA) gibi katkı maddeleri katılarak film çözeltileri hazırlanmıştır. Ekstrakte edilen selülozun, sentezlenen polimerlerin ve hazırlanan filmlerin yapısal karakterizasyonu ve termal kararlılığı sırasıyla Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile belirlenmiştir. En yüksek termal kararlılığa sahip film çözeltilerine gliserin ve PEG eklenerek ulaşılmıştır. Filmlere ait mekanik testler çekme dayanımı ve kopma anındaki uzama hesaplanarak gerçekleştirilmiştir. Mekanik testler, gliserin katkı maddesinin filmlerin çekme dayanımını arttırdığını göstermiştir. Bunun yanı sıra, tüm filmlerin suda çözünürlükleri, biyobozunurluk davranışları ve kaplama özellikleri araştırılmıştır.
Sonuç olarak, ham madde olarak organik bir atık olan ayçiçeği sapı kullanılarak alternatif CMC filmler üretilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Biyobozunurluk, Karboksimetil selüloz, Selüloz, Yenilebilir film.

Abstract:
This study consist of three stages including cellulose extraction from sunflower stalk, synthesis of carboxymethyl cellulose (CMC) from cellulose and preparation of CMC films. In the first stage, cellulose was extracted from sunflower stalk in the presence of alkaline. Next, cellulose was converted to CMC in the presence of alkaline with various weight ratio of sodium monochloro acetate (NaMCA) via alkalization and etherification reactions. After reaction yields were calculated, the relationship between NaMCA ratio and degree of substitution which is a sign for water solubility of synthesized CMC were investigated. In the final stage, film solutions were prepared by adding additives such as glycerin, polyethylene glycol (PEG) and citric acid (CA) to polymer solutions. Structural characterization and thermal stability of extracted cellulose, synthesized polymers and prepared films were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA), respectively. Highest thermal stability was achieved with addition of glycerin and PEG to film solutions. The mechanical tests of the films were carried out by calculating tensile strength and elongation at break. Mechanical tests showed that glycerin as additive increases tensile strength at the films. Besides, water solubility, biodegradation behaviours and coating properties of all films are studied.
As a conclusion, alternative CMC films were produced using sunflower stalk which is an organic waste as raw metarial. 

Keywords:  Biodegradability, Carboxymethyl cellulose, Cellulose, Edible film.