Gıda ambalajlanması ve servisinde kullanılabilecek nişasta bazlı köpük tabak üretimi
Production of foam trays based on starch for using food packaging and service
Yazar: SÜLEYMAN POLAT
Danışman: YRD. DOÇ. MUSTAFA KEMAL USLU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Glioksal = Glyoxal ; Gıda ambalajı = Food packaging

Özet:
Tez çalışması kapsamında, glioksal veya fosfor oksiklorit ile çapraz bağlanmış nişasta ve bir takım yardımcı malzemeler (mısır lifi, kaolen, balmumu) kullanılarak mekanik direnci ve suya karşı dayanımı yüksek köpük tabakların üretilmesi hedeflenmiştir. Doğal mısır nişastası iki farklı çapraz bağlayıcı ajan (glioksal, fosfor oksiklorit) ile farklı konsantrasyonlarda muamele edilerek çapraz bağlanmıştır. Yapılan ön denemeler sonucunda fosfor oksiklorit ile çapraz bağlanmış nişastadan köpük tabak üretilemeyeceği bulunmuştur. Mısır nişastası değişik oranlarda glioksal (0.127, 0.381, 0.641, 1.270 g/kg nişasta) ile tepkimeye sokulmuş ve tepkime sonrasında serbest glioksal miktarı ölçülmüştür. Eklenen glioksal oranına bağlı olarak farklı miktarda glioksal'ın (sırasıyla 0.126, 0.269, 0.271, 0.468 g/kg) nişasta ile çapraz bağlandığı bulunmuştur. Glioksal ile çapraz bağlama oranı arttıkça nişastanın jelatinizasyon sıcaklığı düşmüş, tepe viskozite ve son viskozite değerleri artmıştır. Doğal nişastadan üretilen tabakların hem görsel muayene sonucu hem de mikrograf görüntüleri incelendiğinde yüzeyinde çatlaklar olduğu ve bu çatlakların çapraz bağlı nişastalardan üretilen tabaklarda kaybolduğu gözlemlenmiştir. 0.126 g/kg ve 0.269 g/kg glioksal ile çapraz bağlanan nişastalardan (G1 ve G2) üretilen tabakların yoğunlukları doğal nişastadan üretilen tabaklara göre % 61 oranında daha az olduğu bulunmuştur. Doğal nişastadan üretilen tabakların su emme miktarı %95.5±5.74 iken G1'den üretilen tabakların su emme miktarının %44.71±4.3'e düştüğü tespit edilmiştir. G1'den üretilen tabaklardan gıda benzeri maddeye (su) migrasyonla geçen glioksal miktarını tespit edilmiş ve tabaklardan bir saat içerisinde migrasyonla 0.175 mg/dm2 glioksalın geçtiği bulunmuştur. Bu değer Birleşik Alman Risk Araştırma Enstitüsünün (BfR) belirlediği gıda ile temas eden kağıtlardan geçmesine izin verilen glioksal miktarından yaklaşık 10 kat daha az olduğu belirlenmiştir. Yapılan tüm analizler sonucunda G1'den üretilen tabakların diğer tabaklardan üstün özelliklerde olduğu bulunmuştur. Bu tabakların özelliklerini daha da geliştirmek için değişik oranlarda mısır lifi, kaolen ve balmumu formulasyonlara eklenerek köpük tabaklar üretilmiştir. Yapılan görsel incelemeler ve analizler sonucunda G1'in % 10'u kadar mısır lifi, kaolen veya balmumu ilavesinin tabakların su emme miktarını düşürdüğü, fiziksel özelliklerini geliştirdiği bulunmuştur. Ayrıca çapraz bağlı mısır nişastasına (G1) % 10 mısır lifi, % 10 kaolen ve %10 balmumu ikili ve üçlü kombinasyonlar halinde eklenerek de köpük tabaklar üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Kaolen + balmumu, lif + balmumu, ve lif + kaolen + balmumu kombinasyonları eklenerek üretilen tabakların su emme miktarlarının sırasıyla %13, % 14 ve % 9 olduğu bulunmuştur. Ayrıca bu tabakların tüm mekanik özelliklerinin sadece G1'den üretilen tabaklardan üstün olduğu belirlenmiştir.Bu çalışma sonucunda gıda ambalajı ve servisinde kullanabilecek en iyi tabakların çapraz bağlı nişastaya (G1) mısır lifi + balmumu, kaolen + balmumu veya kaolen + lif + balmumu kombinasyonları ilave edilerek üretilebileceği bulunmuştur.

Abstract:
The subject of the research is to produce foam trays having good mechanic strength and water resistant from starch by crosslink with glyoxal or phosphor oxychloride and adding some additives. Natural corn starch cross linked by using two different cross linking agents (glyoxal, phosphor oxichloride) in different concentrations. As a result of pre-researches, it was found that it cannot be produced foam trays by starch cross linked with phosphor oxchloride. Corn starch was reacted with glyoxal at different ratios (0.127, 0.381, 0.641, 1.270 g/kg starch) and after reaction, unreacted glyoxal amount in the suspension was determined. Different amount of glyoxal (0.126, 0.269, 0.271, 0.468 g/kg, respectively) was cross-linked with starch depending on added amount of glyoxal. Gelatinization temperature of starch decreased while peak viscosity and end viscosity values of starch increased proportionally to the degree of cross-linkage. Both the visual observation and micrograph view of the trays produced from natural starch show that native cornstarch trays had a surface with a lot of small holes and occasionally cracks. No cracks and holes were seen on the surface of trays made from cross-linked starches. It was found that the density of the trays produced from starch cross-linked with 0.126 g/kg and 0.269 g/kg glyoxal (G1 and G2) was 61% less than native starch trays. The water absorption capacity of the native starch trays was found as 95.5% however that of trays made from G1 decreased to 44.7%. The amount of glyoxal migrated from trays (produced from G1) to food like material was determined. It was found that 0.175 mg/dm2 glyoxal migrated from the trays in an hour. This value is nearly 10 times less than the glyoxal limit that can migrate from papers contacting with food was established by German Federal Institute for Risk Assessment (BfR). The result of all the analysis showed that the trays produced from G1 had superior properties than the other trays. Further developing of properties of the trays, trays were prepared by adding corn fiber, kaolin and beeswax at different amounts. The result of visual inspection and analysis, it was found that 10% corn fiber, kaolin or beeswax addition to the tray formulation decreased water absorption capacity and increased physical properties of the trays. Also trays were produced by adding two or three combinations of corn fiber (%10), kaolin (10%) and beeswax (10%) and their properties were investigated. It was found that the water absorption capacities of the trays produced by adding kaolin + beeswax, fiber + beeswax and fiber + kaolin + beeswax combinations were 13%, 14% and 9%, respectively. Furthermore, all the mechanical properties of these trays were superior to the trays produced from only G1.As a result of this study, it was concluded that the best trays that can be used in food packaging and service could be produced by adding corn fiber + beeswax, kaolin + beeswax or kaolin+ fiber+ beeswax combination to the G1.