Şeker pancarı posası selülozu kullanılarak üretilen karboksimetil selülozun (CMC) farklı modifikasyonlarının eldesi
Obtaining different modifications of carboxymethyl cellulose (CMC) produced using sugar beet pulp cellulose
Yazar: SEMA SARIDANIŞMET
Danışman: PROF. DR. MAHMUT DOĞAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Selüloz doğada en yaygın bulunan, doğal olarak oluşan bir glikoz polimeridir. Tatsız ve kokusuz olmakla birlikte suda ve yaygın pek çok organik çözücüde çözünmez. Kullanım alanını genişletmek ve dezavantajlarını avantaja çevirmek için selüloz türevleri üretilmektedir. En yaygın olarak bilinen selüloz türevi ise karboksimetil selülozdur (CMC). CMC, alkali selülozun karboksimetilasyonuyla elde edilmektedir ve pek çok farklı sektörde farklı amaçlarla kullanım alanına sahiptir. Bu tez çalışması kapsamında şeker pancarı posasından selüloz elde edilerek CMC üretiminde kullanılmıştır. CMC üretim prosesi yanıt yüzey yöntemi ile optimize edilmiştir. Optimizasyonda sübstitüsyon derecesi (DS) değeri yanıt olarak seçilmiştir. En yüksek DS değerinin elde edildiği 0.60 değeri optimum proses parametreleri; %10 NaOH konsantrasyonu, 1:1,8 SCA varlığı ve 70℃'de 360 dk karboksimetilasyon süresi olarak belirlenmiştir. Optimum CMC'nin özelliklerini iyileştirmek ve geliştirmek için de alkalizasyon öncesi ve nötralizasyon öncesi %5 ve %10 konsantrasyonlarında borax, saflaştırma sonrası ise %0.1 AgNO3 kullanılarak modifikasyonlar yapılmıştır. Optimum koşullarda üretilen CMC ve modifikasyonlarının özelliklerini karşılaştırmak için DS değeri analizi, suda çözünürlük özelliği, fizikokimyasal, yapısal, teknolojik ve reolojik analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan modifikasyonlarla DS değerinde herhangi bir iyileştirme gözlenmezken suda çözünürlük özelliği optimum CMC'de %88.28 iken, yapılan modifikasyonlarda %90.58-99.50 arasında hesaplanmıştır. Fizikokimyasal analizlerde optimum CMC ile yapılan modifikasyonlar sonucunda elde edilen örneklerde sadece %kül miktarı açısından farklılık göstermiştir. Diğer nem, protein ve pH değerleri optimum CMC örneği ile benzer bulunmuştur. FTIR spektrumu analizi ile üretilen optimum CMC ve yapılan modifikasyonlar karşılaştırılmış ve alkalizasyon öncesi yapılan modifikasyonun spektrumunda farklı yapılar gözlenmiştir. Diğer taraftan üretilen CMC örneklerinde reolojik analizler yapılmıştır. Çözeltiler yatışkın faz ve dinamik faz kesme reolojik özellikleri bakımından değerlendirilmiştir. Reolojik analizlerle belirlenen η50, K,  G' ve  G'' değerleri optimum şartlarda üretilen CMC örneği için çözelti konsantrasyonu arttıkça artmış ve bu artış istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Ayrıca G'

Abstract:
Cellulose is the most abundant biopolymer in nature and its tasteless, odorless, and insoluble in water and most organic solvents. Cellulose derivatives are produced in order to expand the usage of cellulose and to turn its disadvantages into advantages. CMC is the most widely known cellulose derivatives and obtained by carboxymethylation of alkali cellulose. CMC has different uses in various sectors. The objective of this thesis is to obtain cellulose from sugar beet pulp and this cellulose use in CMC production. The process parameters were optimized using the response surface methodology. The degree of substitution (DS) value in optimization was chosen as the response. The optimum process parameters method is 10% NaOH concentration 1:1,7 cellulose: SCA ratio, 70 °C temperature, and 360 minutes. The DS value of the CMC obtained from these uses was 0.60. In order to improve and better the properties of CMC, modifications were made using 5-10% borax before alkalization and neutralization steps, and 0.1% AgNO3 after the purification step. Compare the properties of produced under optimum condition CMC and its modifications, DS value analysis, water solubility, physicochemical, structural, technological, and rheological analyzes were carried out. While there was no improvement in DS value with the modifications made, the water solubility property was calculated 88.28% at the optimum CMC, and it was calculated between 90.58-99.50% in the modifications. In the physicochemical analysis, only the ash content of the samples obtained as a result of the modifications made with the optimum CMC differed in terms of their properties. FTIR spectrum was compared CMC and modifications and different structures were observed in the spectrum of the modification before alkalization. On the other hand, rheological analyzes were carried out on CMC samples produced. The solutions were evaluated for their steady phase and dynamic phase shear rheological properties. For the CMC sample produced optimum conditions, as the solution concentration increased, η50, K, G 'and G'' values determined by rheological analysis increased, and this increase was found to be statistically significant. It was also observed that the optimum CMC sample displayed a good gel structure, since was found as G''