Geri Dön

Gıda ambalaj uygulamalarına yönelik kalsiyum silikat esaslı seramik katkılı pla ve pla/pcl biyokompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Development and characterization of calcium silicate based ceramic reinforced pla and pla/pcl biocomposites for food packaging applications

PDF İndir

  1. Tez No: 1003236
  2. Yazar: HAZAL YILMAZ DOGAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. ŞEYMA DUMAN, DOÇ. PINAR TERZİOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Biyoseramikler, Kompozit filmler, Polilaktik asit filmleri, Polimer kompozitler, Bioceramics, Composite films, Polylactic acid films, Polymer composites
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, biyobozunur polimerler olan polilaktik asit (PLA) ve polikaprolakton (PCL) kullanılarak geliştirilen biyokompozit film sistemleri hem tek katmanlı hem de çift katmanlı yapılar halinde tasarlanmış ve farklı biyoseramik katkılarla fonksiyonel olarak zenginleştirilmiştir. Çalışmanın temel amacı, gıda ambalajı uygulamalarına yönelik olarak çevre dostu, mekanik ve bariyer özellikleri geliştirilmiş biyokompozit film sistemleri üretmek, ambalajlanan ürünlerin raf ömrünü uzatma potansiyelini ortaya koymak ve kapsamlı karakterizasyon analizleri ile performanslarını değerlendirmektir. Tezin ilk bölümünde, Ca-Mg-Si esaslı bir biyoseramik olan akermanit tozu, sol-jel yöntemi ile sentezlenmiş ve ısıl işlemle kristal yapısı geliştirilmiştir. Sentezlenen akermanit tozu, PLA matrisiyle birlikte çözelti döküm yöntemi kullanılarak homojen bir film elde etmek üzere işlenmiştir. Bu sistem, katkısız PLA ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve özellikle fiziksel, kimyasal, bariyer, termal ve optik özellikler açısından incelenmiştir. İkinci bölümde, katkı malzemesi olarak Ca-Zn-Si esaslı bir biyoseramik olarak hardistonit tozu tercih edilmiştir. Bu aşamada, polimer matris olarak, yapılan mekanik analizlere dayanarak, ağırlıkça %70 PLA ve %30 PCL oranı sabitlenmiştir. Sol-jel yöntemi ile sentezlenen hardistonit katkılı PLA/PCL sistemleri farklı konsantrasyonlarda hazırlanmıştır. Film üretimi yine, çözelti döküm yöntemiyle gerçekleştirilmiş ve filmlerin yüzey morfolojisi, renk özellikleri, termal kararlılığı, optik geçirgenlik, mekanik dayanımı, kalınlık ölçümleri ve oksijen bariyer özellikleri analiz edilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde, Ca-Mg-Si esaslı bir biyoseramik olan montiselit ve Ca-Al-Si esaslı bir biyoseramik olan gehlenit, benzer şekilde sol-jel yöntemiyle sentezlenmiş ve ardından ısıl işleme tabi tutulmuştur. Elde edilen bu katkı malzemeleri, PLA/PCL (70/30) sistemine ilave edilerek çözelti döküm yöntemiyle biyokompozit filmler üretilmiştir. Üretilen filmler, oksijen geçirgenliği testlerine tabi tutulmuş; ayrıca biyobozunurluk davranışları, toprak ortamında belirli sürelerde gözlemlenerek değerlendirilmiştir. Bu bölümde, ayrıca nem içeriği, su emilimi, suda çözünürlük ve temas açısı gibi parametrelerle filmlerin çevresel koşullara karşı gösterdiği davranış analiz edilmiş; buna ek olarak, geliştirilen biyokompozit filmlerin gıda ambalajı uygulamalarındaki etkinliğini ortaya koymak amacıyla, dağ çileği kullanılarak raf ömrü analizleri gerçekleştirilmiştir. Tezin dördüncü ve son bölümünde ise çift katmanlı biyokompozit film sistemleri geliştirilmiştir. Bu yapıların alt katmanı, %5 PLA ve %5 triasetin içeren PLA/TA sistemi olarak tasarlanmış; üst katmanı ise PLA/PCL (70/30) esaslı ve akermanit, hardistonit, montiselit ve gehlenit katkılı film yapıları olarak yapılandırılmıştır. Her bir katman, çözelti döküm yöntemi ile ayrı ayrı hazırlanmış; ardından sıcak presleme işlemi uygulanarak bütüncül çift katmanlı yapılar elde edilmiştir. Bu yapıların karakterizasyonu fiziksel testler (renk ölçümleri, kalınlık analizi, optik geçirgenlik), termal analizler (DSC), yapısal analizler (FT-IR), mekanik testler, yüzey özellikleri analizi (temas açısı) ve çevresel dayanıklılık testleri (nem içeriği, su emilimi, suda çözünürlük) ile gerçekleştirilmiştir. Tek katmanlı katkılı PLA/PCL sistemleri ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilen çift katmanlı yapılar, Fonksiyonel ve yapısal performans bakımından önemli avantajlar sunmuştur. Bu tez kapsamında sentezlenen biyoseramik tozlar, partikül boyutu, XRD, SEM-EDS ve piknometre yoğunluk analizleriyle karakterize edilmiştir. Çalışma, biyoseramik katkılarla fonksiyonel özellikleri geliştirilen biyobozunur film sistemlerinin, gıda ambalaj uygulamalarında kullanılabilirliğine dair önemli bilimsel bulgular sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

In this thesis study, biocomposite film systems developed using biodegradable polymers, namely polylactic acid (PLA) and polycaprolactone (PCL), were designed in both single-layer and double-layer architectures and functionally enriched with various bioceramic additives. The main objective of the study is to produce environmentally friendly biocomposite film systems with improved mechanical and barrier properties for food packaging applications, to demonstrate their potential to extend the shelf life of packaged products, and to evaluate their performance through comprehensive characterization analyses. In the first chapter of the thesis, akermanite powder, a Ca–Mg–Si–based bioceramic, was synthesized via the sol–gel method and its crystalline structure was enhanced through thermal treatment. The synthesized akermanite powder was processed together with the PLA matrix using the solution casting method to obtain homogeneous films. This system was evaluated comparatively with neat PLA, and its physical, chemical, barrier, thermal, and optical properties were thoroughly investigated. In the second chapter, hardystonite powder, a Ca–Zn–Si–based bioceramic, was selected as the reinforcing additive. At this stage, the polymer matrix composition was fixed at 70 wt% PLA and 30 wt% PCL based on mechanical analysis results. Hardystonite-reinforced PLA/PCL systems synthesized via the sol–gel method were prepared at different concentrations. Film production was again carried out using the solution casting method, and the films were characterized in terms of surface morphology, color properties, thermal stability, optical transmittance, mechanical strength, thickness, and oxygen barrier performance. In the third chapter, monticellite, a Ca–Mg–Si–based bioceramic, and gehlenite, a Ca–Al–Si–based bioceramic, were similarly synthesized via the sol–gel method followed by thermal treatment. These additives were incorporated into the PLA/PCL (70/30) system to produce biocomposite films using the solution casting method. The resulting films were subjected to oxygen permeability tests, and their biodegradation behavior was evaluated by monitoring mass loss in soil over specific periods. In this chapter, the response of the films to environmental conditions was also analyzed through parameters such as moisture content, water absorption, water solubility, and contact angle. In addition, shelf-life analyses were conducted using wild strawberries to demonstrate the effectiveness of the developed biocomposite films in food packaging applications. In the fourth and final chapter of the thesis, double-layer biocomposite film systems were developed. The bottom layer was designed as a PLA/TA system containing 5 wt% PLA and 5 wt% triacetin, while the top layer consisted of PLA/PCL (70/30)–based films reinforced with akermanite, hardystonite, monticellite, and gehlenite additives. Each layer was prepared separately via the solution casting method, followed by hot pressing to obtain integrated double-layer structures. The characterization of these systems was performed through physical tests (color measurements, thickness analysis, optical transmittance), thermal analyses (DSC), structural analyses (FT-IR), mechanical testing, surface property analysis (contact angle), and environmental resistance tests (moisture content, water absorption, and water solubility). Compared with single-layer reinforced PLA/PCL systems, the double-layer structures exhibited significant advantages in terms of functional and structural performance. Within the scope of this thesis, the synthesized bioceramic powders were characterized by particle size analysis, XRD, SEM–EDS, and pycnometric density measurements. Overall, this study provides significant scientific findings regarding the applicability of bioceramic-reinforced biodegradable film systems in food packaging applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    977088

    Sürdürülebilir gıda ambalaj uygulamalarına yönelik poli(laktik asit) (PLA) ve polihidroksialkanoat (PHA) karışımlarının hazırlanması ve film performansı üzerine etilen vinil alkolün (evoh) etkisi

    Preparation of poly(lactic acid) (PLA) and polyhydroxyalkanoate (PHA) blends for sustainable food packaging applications and the effect of ethylene vinyl alcohol (EVOH) on film performance

    ESRA ALTINDAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Kimya MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE AYTAÇ

  2. Tez No

    983703

    An investigation of the potential of green synthesized zinc oxide nanoparticles for food packaging applications

    Yeşil sentez yöntemi ile üretilen çinko oksit nanopartiküllerinin gıda ambalaj uygulamalarına yönelik potansiyelinin araştırılması

    MEHMET CAN DURMUŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Gıda MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    DOÇ. DR. ŞÖLEN KINAYYİĞİT

  3. Tez No

    703578

    Ambalajlı gıda ürünlerine yapılan paket küçültmelerine ilişkin farkındalık ve tüketici bilincinin satın alma niyetine etkisi

    The effect of awareness and consumer consciousness of package reductions on packaged food products on purchase intention

    TUĞÇE EDA KIRCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İşletmeBalıkesir Üniversitesi

    Uluslararası Ticaret ve Pazarlama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET EMİN AKKILIÇ

  4. Tez No

    207823

    Iso 22000:2005 gıda güvenliği yönetim sistemi standardı:Gıda ambalajı üreten bir firma örneği

    Iso 22000:2005 food safety management system standard: A sample of a firm which produces food packing material

    GÜLFER ŞENİZ YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    İşletmeDokuz Eylül Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. ÖZLEM İPEKGİL DOĞAN

  5. Tez No

    841376

    Arı ürünlerinin gıda ambajlamada potansiyel kullanımının incelenmesi

    Investigation of the potential use of bee products in food packaging

    SEDANUR AŞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Gıda MühendisliğiBingöl Üniversitesi

    Gıda Güvenliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ DILHUN KERİMAN ARSERİM UÇAR

Geri Dön