Kefir katkılı karragenan hidrojellerin şişme davranışının incelenmesi
Investigation of swelling behavior of kefir-added carrageenan hydrogels
Yazar: ŞEYMA TÖS
Danışman: PROF. DR. DİLEK KILIÇ ; DOÇ. DR. ÖZLEM DOĞAN AYDENİZ
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:
Hidrojel polimer yapılı çapraz bağlardan oluşmuş bir materyaldir. Hidrojeller sentetik ya da doğal monomerler kullanılarak üretilebilir. Üç boyutlu bir ağ yapıdan meydana gelen hidrojeller bu sayede sulu ortamda çözünmeden kalır ve polimerin zincirlerindeki hidrofil gruplarca yüksek oranda suyu absorbe edebilir. Su tutma kapasiteleri sayesinde kullanım alanları oldukça geniştir. Özellikle biyopolimer bazlı hidrojeller canlı dokulara benzerlikleri ve biyouyumlu olmaları sebebiyle medikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. 
Hidrojeller, yüksek jelleşme kapasitesine sahip bileşenlerden elde edilir, ancak mekanik dayanıklılık, biyolojik olarak parçalanabilirlik ve çevresel uyaranlara duyarlılık gibi özelliklerini geliştirmek için çeşitli organik veya inorganik malzemelerle katkılanabilirler.
Bu çalışmada jel kuvveti derecesi yüksek doğal bir polisakkarit olan karragenan kefir taneleri ile katkılandırılarak, kefir-karragenan hidrojel kürecikler üretilmiş ve Box-Behnken Deneysel Tasarım yöntemi uygulanarak kefir katkı oranının, çapraz bağlayıcı tuz çözeltisi konsantrasyonunun ve ortam pH'ının hidrojellerin şişme davranışı üzerindeki etkisi incelenmiş ve şişme işleminin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.  
Deneysel Tasarım yöntemi uygulanarak gerçekleştirilen proses optimizasyonu sonucunda hidrojellerin maksimum şişme değerine ulaşması için proses parametrelerinin optimum değerleri %15 kefir katkı miktarı, 0.5 M çapraz bağlayıcı konsantrasyonu ve pH 5,4 şişme ortamı olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda gerçekleştirilen şişme işlemi sonucunda 32,05 g çözelti/g hidrojel şişme değerine ulaşılmıştır. Üretilen karragenan-kefir hidrojel küreciklerin şişme kinetiği ayrıca incelenmiş, hidrojellerin şişme davranışının yalancı 1. mertebe kinetik modeli ile ifade edilebileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Hidrojel, kefir, karragenan, şişme, kinetik

Abstract:
A hydrogel is a material made up of cross-linked polymer chains. Hydrogels can be produced using synthetic or natural monomers. Hydrogels, which consist of a three-dimensional network structure, can remain intact in a watery environment and can absorb a significant amount of water due to the hydrophilic groups on the polymer chains. Thanks to their water retention capacity, their usage areas are quite wide. Especially biopolymer-based hydrogels are widely used in medical applications due to their similarity to living tissues and biocompatibility. 
Hydrogels are obtained from high gelling capacity components, but they can be doped with various organic or inorganic materials to improve aspects such as mechanical strength, biodegradability and sensitivity to environmental stimuli. 
In the present study, kefir-carrageenan hydrogel beads were produced by adding kefir grains to carrageenan a natural polysaccharide with high gel strength. By applying the Box-Behnken experimental design, the effects of kefir additive ratio, cross-linker concentration and medum pH on the swelling behavior of hydrogels were examined and the swelling process was optimized.
As a result of the optimization study in order to reach maximum swelling degree the optimum values of the process parameters were determined as 15% kefir additive amount, 0.5 M cross-linker concentration and pH 5.4 swelling medium. As a result of the swelling process performed under optimum conditions, a swelling value of 32.05 g solution/g hydrogel was obtained. The swelling kinetics of the produced kefir-carrageenan hydrogel beads were also examined and it was determined that the swelling behavior of the hydrogels could be expressed by a pseudo-1st order kinetic model.

Keywords: Hydrogel, kefir, carrageenan, swelling, kinetics