Farklı katkıların kullanımı ile doğal sabun üretiminde etkin parametrelerin belirlenmesi ve optimizasyonu
Determination and optimization of effective parameters for natural soap production by using different additives
Yazar: NAZENDE KADER
Danışman: DOÇ. DR. NİL ACARALI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, farklı katkıların kullanımıyla doğal sabun üretiminde en etkili parametreleri belirlemek ve sabun üretim sürecini en üst düzeye çıkararak optimizasyon gerçekleştirmektir. pH ve köpük yüksekliği değerleri, sabunların en önemli kalite karakteristiklerinden olup yanıt değişkeni olarak belirlenmiş ve her iki kriterin eş zamanlı optimize edilmeleri amaçlanmıştır. Nar çekirdeği, nar çekirdeği yağı, meyan kökü ve meyan kökü yağı miktarı (%0-2, w/w) gibi değişkenler ise kontrol edilebilir girdi değişkenleri olarak soğuk proses sabun üretimi için gerçekleştirilecek deneylerin parametrelerini oluşturmuştur. Seçilen parametreler kullanılarak sabunun kalite karakteristiğinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. Sabun üretimi için seçilmiş olan dört ayrı parametrede bağımsız değişkenlerin etkileşimlerini ve istenilen kalite özelliklerinin optimizasyonunu değerlendirmek için bir deneme tasarımı geliştirilerek uygulanmıştır. Deneysel çalışmalar, bir optimizasyon programı olan Design Expert (Stat-Ease 360-V 13.0.5) ile hazırlanarak 3 seviye 4 faktörden oluşan 29 deney seti temelinde gerçekleştirilmiştir. Her parametreye karşılık gelen deneme tasarımının -1, 0, 1 olarak sağladığı sonuçlar farklı seviye aralıklarını oluşturmaktadır. Programın seviye çıktılarına göre üretilen farklı kompozisyonlardaki sabun numunelerine pH ve köpük yüksekliği analizleri uygulanmıştır. İlgili değerler Design Expert paket programına işlenerek optimize edilmiştir. Nar çekirdeği yağı ve meyan kökü yağının %1 oranlarda eklendiği 19 numaralı deney seti optimum sabunu numunesi olarak belirlenmiştir. Optimum sabun ve referans sabun numunelerine kalite karakteristiğindeki değişimi ölçmeye yönelik Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), renk ölçümü, çözünme tayini, nem içeriğinin belirlenmesi, alkolde çözünmeyen madde tayini, sertlik gibi analizler uygulanmıştır. Gerçekleştirilen çalışma sonucunda prosese ilave edilen yağ formundaki doğal katkıların renk, pH açısından referans numuneye denk ancak dayanıklılık, sertlik, nem, köpük yüksekliği gibi özellikler açısından referans numuneden daha etkili sabunlar üretilmesini sağladığı ve sabun kalitesini iyileştirdiği görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Design Expert, nar çekirdeği yağı, meyan kökü yağı, doğal sabun

Abstract:
The aim of this study is to determine the most effective parameters in natural soap production with the use of different additives and to optimize the soap production process by maximizing it. pH and foam height values are the most important quality characteristics of soaps and were determined as response variables and it was aimed to optimize both criteria simultaneously. Variables such as pomegranate seed, pomegranate seed oil, licorice and the amount of licorice oil (0-2%, w/w) constituted the parameters of the experiments to be carried out for cold process soap production as controllable input variables. Using the selected parameters, changes in the quality characteristics of the soap were examined. A trial design was developed and applied to evaluate the interactions of independent variables and the optimization of the desired quality characteristics in four separate parameters selected for soap production. Experimental studies were prepared with Design Expert (Stat-Ease 360-V 13.0.5), an optimization program, and were carried out on the basis of 29 experimental sets consisting of 3 levels and 4 factors. The results provided by the trial design corresponding to each parameter as -1, 0, 1 constitute different level ranges. pH and foam height analyze were applied to soap samples of different compositions produced according to the level outputs of the program. The relevant values were optimized by processing into the Design Expert package program. Experiment set number 19, in which pomegranate seed oil and licorice oil were added at 1% rates, was determined as the optimum soap sample. Analyzes such as Scanning Electron Microscope (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), color measurement, dissolution determination, moisture content determination, alcohol insoluble substance determination, hardness was applied to the optimum soap and reference soap samples to measure the change in quality characteristics. As a result of the study, it was seen that natural additives in the form of oil added to the process enabled the production of soaps that were equivalent to the reference sample in terms of color and pH, but were more effective than the reference sample in terms of properties such as durability, hardness, moisture, foam height, and improved soap quality.
Keywords: Design Expert, pomegranate seed oil, licorice oil, natural soap