Şalgam suyu tesisi atığından değerli bileşenlerin geri kazanımı ve değerlendirilmesi
Recovery and evaluation of valuable components from shalgam juice plant waste
Yazar: PELİN TOPRAK
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE EZGİ ÜNLÜ BÜYÜKTOPCU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çalışmada, şalgam suyu üretim tesisi atığı olan fermente siyah havuçtan yeşil çözücüler sınıfındaki doğal derin ötektik çözücüler (Natural Deep Eutectic Solvents, NADES) kullanılarak ultrasonik dalga ekstraksiyonu ile katma değeri yüksek değerli bileşenlerin geri kazanılması ve bu bileşenlerin yenilebilir film sentezinde kullanılması amaçlanmıştır. Asidik, şeker, poliol ve kolin klorür-şeker bazlı olmak üzere toplam 11 adet çözücü hazırlanmış ve NADES türü ve miktarı, katı-sıvı (KS) oranı ve ekstraksiyon süresi (t) parametrelerinin toplam fenol (TP), toplam flavonoid (TF), toplam monomerik antosiyanin (TMA) miktarı ve antioksidan aktivite (AA) üzerine etkileri incelenmiştir.  En yüksek TF, TP, TMA ve AA değerleri sırasıyla CG (1:2) ile 16.04±0.87 mg/g, FSW ile 16.49±0.52 mg/g, CSW (4:1:4) ile 1680.51±22.21 mg/kg ve CG (1:2) ile %86.88 olarak elde edilmiştir. Deneysel tasarım ve optimizasyon için çözücü olarak TMA ekstraksiyonunda en etkili çözücü olan CSW (4:1:4) seçilmiştir. Bağımsız değişkenlerin t, KS oranı ve NADES miktarı, yanıtın ise TMA miktarı olarak belirlendiği merkezi kompozit tasarımda cevabın üçüncü dereceden polinom ile ifade edildiği (R2=0.9939) belirlenmiştir. Optimum koşullar %59.07 NADES, t=60.25 dk, KS=0.02 g/mL olarak belirlenmiş ve bu koşullar altında TMA miktarı 1776.76±8.65 mg/kg bulunmuştur. Optimum koşullardaki ekstre yenilebilir filmlere hem katkı maddesi hem de plastikleştirici olarak eklenmiş ve özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Kontrol filmine göre, antioksidan aktivite değerinin arttığı, mekanik özelliklerin geliştiği, nem oranı, geçirgenlik ve şeffaflık değerlerinin azaldığı ve kaplanan domatesin raf ömrünü uzatan film türü %10 ekstrenin katkı maddesi olarak kullanıldığı yenilebilir film olarak belirlenmiştir.

Abstract:
This study aims to recover high value components from fermented black carrot which is waste of shalgam juice facility, using ultrasound-assisted extraction with Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) and to use these components in the synthesis of edible films, which are one of the bio-based sustainable packaging materials. Eleven different NADESs were prepared in four different groups based on acidic, sugar, polyol and choline chloride-sugar and the effects of the type and amount of solvents, solid-to-liquid (SL) ratio and extraction time (t) on total phenol (TP), flavonoid (TF) monomeric anthocyanin (TMA) content and antioxidant activity (AA) were investigated. The highest TF, TP, TMA and AA were obtained as 16.04±0.87 mg/g with CG (1:2) 16.49±0.52 mg/g with FSW (1:1:11), 1680.51±22.21 mg/kg with CSW (4:1:4), and 86.88% with CG (1:2), respectively. Experimental design and optimization were conducted using CSW (4:1:4) which was identified as the most prominent solvent among NADESs for the recovery of the TMA. The response was found to be expressed by cubic model (R2=0.9939) using central composite design in which independent variables were time, SL and NADES amount while TMA was the response. The optimal extraction conditions were found to be 59.07% NADES, t=60.25 min, SL=0.02 g/mL. Under the optimal conditions, TMA was found as 1776.76±8.65 mg/kg. The extract obtained under optimal conditions was examined both as an additive and as a plastisizer into the structure and the properties were examined. It was found that when 10% extract is used as an additive, the moisture content, transmittance and transparency values of the film decreased, while antioxidant activity and mechanical resistance increased. Additionally, it was determined that film extended the shelf life of tomato fruit.