Polietilen, nişasta ve polilaktik asit polimer karışımlarından çevreci kompozit gıda filmlerinin geliştirilmesi
Development of environmentally composite food films from polyethylene, starch and polylactic acid polymer mixtures
Yazar: BURCU COŞKUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN FATİH DAĞDELEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER YUNUS GÜMÜŞ
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Dünya genelinde petrol türevi plastik üretimi her yıl düzenli olarak yıllık 400 milyon tonu aşmış durumdadır. Üretilen plastiklerin çoğunun geri dönüştürülememesi atıklarının birikmesine ve çevre kirliliğinin artmasına sebep olmaktadır. Bu nedenle çevre dostu bir bakış açısıyla biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin üretimi ve kullanımı önem kazanmaktadır. Ancak biyobozunur polimerlerin üretim miktarlarındaki düşüklük, maliyetlerindeki yükseklik ve mekanik özelliklerindeki zayıflıklardan dolayı petrol kaynaklı sentetik polimerleri tam olarak ikame edememektedir. Biyobozunur polimerlere tam geçiş sağlanıncaya kadar petrol türevi ile doğal polimerlerin belirli oranlarda karıştırılması ile üretilen malzemelerin kullanımı günümüzde daha uygulanabilir görülmektedir ve bu alandaki araştırmalar ön plana çıkmaktadır. Yapılan çalışmalarla ambalaj sektöründe ambalaj malzemesi olarak kompozit biyobozunur içeriklerin kullanılması yenilenebilir kaynaklardan yeni ambalaj materyali hazırlanmasında ve geliştirilmesinde teşvik edilmektedir. Biyobazlı polimerler olarak bitkisel bazlı polimerlerden, polisakkaritler (nişasta, selüloz, kitosan gibi), proteinler (zein, jelatin gibi) ve yağlar ile doğal kaynaklardan üretilen PLA, PHA ve reçineler kullanılabilmektedir. 
Bu tez çalışmasında petrol türevi bir polimer olan alçak yoğunluklu polietilen (AYPE) ile biyobozunur polimer olan polilaktik asit (PLA) ve termoplastik nişasta (TPN) karışımlarından üretilen filmlerin çevreci ve biyobozunurluğu özelliği artırılmış gıda ambalaj filmi olarak kullanım olanaklarının araştırılması amaçlanmıştır. Üretilen filmlerde mekanik, optik, bariyer, suya karşı davranış, migrasyon, yapı ve termal analizleri yapılmıştır. 
Filmlerin kalınlıkları 0,06-1,07 mm arasında, mekanik özelliklerinden kopma kuvveti (KK) 6,29-13,96 MPa arasında, kopma uzaması (KU) %2,4-610,6 arasında, patlama kuvveti (PK) 4,0-46,4 N arasında, patlama uzaması (PU) 1,2-12,4 mm arasında bulunmuştur. Bariyer özelliklerinden su buharı geçirgenliği (SBG) 0,05-0,15 g/m2.h.kPa arasında tespit edilmiştir. Optik özelliklerinden renk farkı (ΔE) 0,70-29,67 arasında tespit edilmiştir. Gıda ile temas uygunluk yönünden ise migrasyon analizleri sonucunda GB-A 2,6-41,8 mg/dm², GB-B 1,6-57,4 mg/dm², GB-D21 LOD-27,8 mg/dm² ve GB-D22 LOD-31,20 mg/dm² arasında bulunmuştur. Filmlerin suya karşı davranış analizlerinden suda çözünürlük (SÇ) değerleri ise %0-3,41 arasında, nem değeri %0-7,99 arasında, su tutma kapasitesi (STK) değerleri ise %0-7,06 aralığında bulunmuştur. DSC ile yapılan termal analizler ve FTIR ile yapılan yapı tayini analizleri yönünden bileşimde yer alan her bir polimerin karakteristik özellikleri filmlerde de tespit edilmiştir. 
Anahtar kelimeler: Plastik, Polietilen, Polilaktik Asit, Nişasta, Biyobozunur, Gıda Ambalajı.

Abstract:
The production of petroleum-derived plastics worldwide has regularly exceeded 400 million tonnes per year. The fact that most of the plastics produced cannot be recycled causes waste to accumulate and environmental pollution to increase. For this reason, the production and use of biodegradable plastics from an environmentally friendly perspective is gaining importance. However, biodegradable polymers cannot fully replace petroleum-based synthetic polymers due to their low production quantities, high costs and weaknesses in their mechanical properties. Until the full transition to biodegradable polymers is achieved, the use of materials produced by mixing petroleum derivatives and natural polymers at certain ratios is considered more feasible today and research in this field comes to the fore. With the studies carried out, the use of composite biodegradable contents as packaging materials in the packaging sector is encouraged in the preparation and development of new packaging materials from renewable resources. As biobased polymers, plant-based polymers, polysaccharides (such as starch, cellulose, chitosan), proteins (such as zein, gelatin) and oils and PLA, PHA and resins produced from natural sources can be used.
In this thesis, it is aimed to investigate the possibilities of using films produced from low-density polyethylene, a petroleum-derived polymer, and polylactic acid and thermoplastic starch mixtures, which are biodegradable polymers, as food packaging films with increased environmental and biodegradability properties. Mechanical, optical, barrier, behavior against water, migration, structure and thermal analyses were performed in the films.
The thicknesses of the films were found between 0.06-1.07 mm, the tensile strength between 6.29-13.96 MPa, elongation at break between 2.4-610.6%, puncture force between 4.0-46.4 N, puncture elongation between 1.2-12.4 mm. Among the barrier properties, water vapour permeability was determined between 0.05-0.15 g/m2.h.kPa. The color difference from the optical properties was determined between 0.70-29.67. In terms of food contact compatibility, as a result of migration analyses (as mg/dm²), GB-A 2.6-41.8, GB-B 1.6-57.4, GB-D21 LOD-27.8 and GB-D22 LOD-31.20 were found. From the behavioural analysis of the films against water; water solubility values were found between 0-3.41%, moisture value between 0-7.99% and water holding capacity values between 0-7.06%. In terms of thermal analyses by DSC and structure determination analyses by FTIR, the characteristic properties of each polymer in the composition were also determined in the films.

Keywords: Plastic, Polyethylene, Polylactic Acid, Starch, Biodegradable, Food Packaging.