Biyobozunur metilselüloz-mısır nişastası ve karboksimetilselüloz-mısır nişastası esaslı filmlerin üretimi ile geçirgenlik, mekanik ve yapısal özelliklerinin belirlenmesi
Production of methylcellulose-corn starch and carboxymethylcellulose-corn starch based biodegradable films and determination of permeability, mechanical and structural characteristics
- Tez No: 270230
- Danışmanlar: PROF. DR. FERHUNDE US
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Bu çalışmada gliserol ve polietilen glikol ile plastikleştirilmiş, mısır nişastası metilselüloz ve karboksimetilselüloz esaslı bileşik filmlerin üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Öncelikle filmlerin yapısal analizleri FTIR spektrometresi, x-ışını kırınımı, diferansiyel taramalı kalorimetri (DTK), taramalı elektron mikroskobu, polarize mikroskop ve nem adsorpsiyon izoterminin belirlenmesi yöntemleriyle araştırılmıştır. Daha sonra metilselüloz/mısır nişastası ve karboksimetilselüloz/mısır nişastası esaslı bileşik filmlerde harmanlanma oranının ve plastikleştirici türünün gerilme direnci, uzama yüzdesi, su buharı geçirgenliği, çözünürlük, opaklık ve bulanıklık gibi fiziksel özellikler üzerindeki etkileri belirlenmiştir.Filmlerin FTIR spektrumları incelenmiş, film bileşenleri arasında hidrojen bağı oluşumunu gösteren frekans kayması değerleri saptanmıştır. Gliserol içeren bileşik film örneklerinde, polietilen glikol içerenlere göre daha fazla hidrojen bağı oluştuğu belirlenmiştir. Film formülasyonlarının x-ışını kırınım desenleri incelendiğinde örneklerin tümünde yarı-kristalin yapı izlenmiştir. Metilselüloz/mısır nişastası esaslı filmlerde kristalinite oranı % 17.2-73.3, karboksimetilselüloz/mısır nişastası esaslı filmlerde % 17.2-34.8 olarak ölçülmüştür. Kristal bölgelerin nitelendirilmesi polarize mikroskop tekniği kullanılarak yapılmıştır. Metilselüloz/mısır nişastası esaslı filmlerde çift kırma özelliği gösteren bölgelerin varlığı saptanmış, ancak karboksimetilselüloz/mısır nişastası esaslı film örneklerinde iki formülasyon dışında çift kırma özelliği izlenmemiştir. Film örneklerinin taramalı elektron mikrografları incelenerek filmlerin yüzey özellikleri değerlendirilmiştir. Gliserol içeren bileşik filmlerde çoğunlukla yapısal bütünlüğün korunduğunu gösteren homojen yüzey özellikleri izlenmiştir. Ancak polietilen glikol içeren bileşik film örneklerinin tamamında faz ayrımı meydana geldiği saptanmıştır. DTK analizleri sonucunda, filmlerin termal özelliklerini etkileyen en önemli etmenin plastileştirici türü olduğu belirlenmiştir. Gliserol içeren film örneklerinde yaklaşık (-80oC)-(-40oC) aralığında bir adet, polietilen glikol içeren filmlerde ise biri (-80oC)-(-67oC) aralığında ve diğeri (46oC)-(55oC) aralığında olmak üzere iki adet camsı geçiş sıcaklığı izlenmiştir. Bunların dışında polietilen glikol içeren filmlerin DTK termogramlarında (-6.6oC)-(4.6oC) aralığında bir adet endotermik geçiş gözlenmiştir. Polietilen glikol içeren filmlerde hem iki farklı camsı geçiş sıcaklığı izlenmesi hem de polietilen glikolun erimesine ait endotermik pikin varlığından yola çıkılarak, bu örneklerde faz ayrımı olduğuna karar verilmiştir. Filmlerin nem adsorpsiyon kapasitelerinin hem plastikleştirici hem de polimer türünden önemli ölçüde etkilendiği belirlenmiştir. Polietilen glikol içeren filmlere göre gliserol içeren filmlerin ve mısır nişastasına göre metilselüloz ve karboksimetilselülozun nem adsorpsiyon kapasitesini arttırıcı etki gösterdiği saptanmıştır. BET, GAB ve Halsey eşitliklerinin film örneklerinin adsorpsiyon verileri ile uyum sağladığı belirlenmiştir (% GKO
Özet (Çeviri)
In this study, the films composed of corn starch, methylcellulose and carboxymethylcellulose plasticized by glycerol and polyethyleneglycol were prepared. The structural properties of the films were analyzed by using differential scanning calorimetry (DSC), FTIR, x-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and adsorption isotherm methods. The effects of blending level of starch with methylcellulose and carboxymethylcellulose as well as the plasticiser type on the tensile strength, elongation (%), water vapor permeability, opacity-haziness and solubility of the films were investigated.The hydrogen bond formation between film constituents was observed by the shift in peak position in FTIR spectra of the films. Comparison of the spectra showed that the glycerol plasticized composite films had a greater hydrogen bond formation capability than the polyethylenglycol plasticized ones. X-ray diffraction patterns indicated that all of the films had the semi-crystalline structure. The degree of crystallinity was detected in the range of 17.2-73.3 % for methylcellulose/corn starch, and between 17.2-34.8 % for carboxymethylcellulose/corn starch based films. The crystalline fractions were qualified with polarized ligth microscopy. Methylcellulose/corn starch based films displayed a double refraction pattern under polarized light while only two of the carboxymethylcellulose/corn starch based films had the double refraction pattern. SEM observations showed the surface homogenity of composite films. The homogeneous matrix of glycerol plasticized films was taken as an indicator of their structural integrity. The surfaces of polyethylenglycol plasticized films were less homogeneous, and this may be due to the phase separation in the polymer matrix. The DSC analysis showed that the main factor that controls the thermal properties of films were the type of the plasticiser. The glycerol plasticized films showed a glass transition temperature in the range of (-80oC)?(-40oC). In the DSC thermograms of the polyethylenglycol plasticized films, two step transitions were observed between (-80oC)-(-67oC) and (46oC)-(55oC), which suggested two glass transitions of a phase separated system. In addition, the presence of an endothermic peak at (-6.6oC)-(4.6oC) in the thermograms of the polyethylenglycol plasticized films was taken as another indicator of the phase separation of polymer matrix. The moisture adsorption isotherms showed that the relative humidity and formulation affected the moisture content of the films. The moisture adsorption capacity of the films increased in the presence of glycerol and also it increased as the methylcellulose and carboxymethylcellulose level in the formulation increased. BET, GAB and Halsey models fitted well to the moisture adsorption isotherm data of the films. Mathematical fitting of adsorption data to BET and GAB models gave the monolayer values and to the Halsey Model gave an opportunity to asses the intensity of the interaction between the water and polymer matrix.Depending on blending level and plasticizer type, tensile strength was determined to be between 3.2-31.6 MPa and % elongation between 8.8-109.7 for methylcellulose/corn starch films and same parameters ranged between 6.4-21.1 MPa and % 2.5-136.1 for carboxymethylcellulose/corn starch films, respectively. Composite films were more elastic and resistant to break when compared to starch based film. The water vapor permeability of the films was found to be between 0.15x10-10-1.33x10-10 g.s-1.m-1.Pa-1 and mainly depended on the plasticizer type and the blending level. Composite films were more resistant to water vapor permeability when compared to starch based film. Among the factors studied, the type of plasticizer outcame as the most effective one on the opacity and haziness of the films. The addition of polyethylenglycol and increase in the corn starch level in the formulation increased the opacity and haziness values significantly. Solubility experiments revealed that the highest solubility was observed in corn starch based films and the lowest one in methylcellulose/corn starch based films containing glycerol. The differences in solubilities were attributed to the differences in crystallinities of the films.
Benzer Tezler
- Biyobozunur polimerlerden ambalaj filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of packaging film from biodegradable polymers
ÖZNUR YOLAÇAN
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Hidroksiapatit tabletlerden kontrollü ilaç salınımının incelenmesi
Investigation of controlled drug release from hydroxyapatite tablets
ÖZGE ULU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Doğal antimikrobiyel madde içeren biyobozunur filmlerin üretimi
The production of biodegradable films containing natural antimicrobial agent
ECE EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gıda MühendisliğiMersin ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. K. NAZAN TURHAN
- Polymeric composites for biodegradable and antimicrobial food packaging applications
Biyobozunur ve antimikrobiyel gıda ambalajı uygulamaları için polimerik kompozitler
KEZBAN AKKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERAP CESUR
DOÇ. DR. NABANİTA SAHA
- Bamya müsilajı ve metil selüloz içeren kantaron yağı ve gentamisin katkılı fonksiyonel bir yara örtü malzemesinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of St. John's wort oil and gentamicin supplemented functional wound dressing material from okra mucilage and methyl cellulose
ŞEYDA NUR ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikManisa Celal Bayar ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDAL EROĞLU