Geri Dön

Manufacturing of starch-based bioplastic from waste potato starch by extrusion and energy analysis of the production

Atık patates nişastasından ekstrüzyonla nişasta bazlı biyoplastik üretimi ve sistemin enerji analizi

  1. Tez No: 848304
  2. Yazar: YASEMİN GÖKYILDIZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SACİDE ALTINKAYA, PROF. DR. FUNDA TIHMINLIOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 73

Özet

Plastik malzemeler günlük hayatımızın vazgeçilmez bir parçasıdır ve plastik üretimi yıllık %4 artış oranıyla 380 milyon ton/yılın üzerindedir. 1950'lerden bu yana 8,3 milyar ton plastik üretilmiş, bu plastiklerin %9'u geri dönüştürülürken %12'si yakılmış ve geri kalan %79'u sahalara atılmıştır. Bu nedenle, yenilenebilir hammaddelerden elde edilen ve biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin geliştirilmesi, çevresel etkiyi ve fosil kaynaklara bağımlılığı azaltmak için bir öncelik haline gelmiştir. Termoplastik nişasta (TPS), nişasta granüllerinin plastikleştirici varlığında termal ve mekanik kuvvetlerle parçalanmasıyla elde edilen nişasta bazlı bir biyoplastiktir. Bu tezde, ekstrüzyon ile artık patates nişastasından TPS üretimi incelenmiştir. Ekstrüzyon denemeleri, tek vidalı bir ekstrüderde gerçekleştirilmiştir. Plastikleştirici olarak gliserol seçilmiş ve nişastaya ağırlıkça %20, %30 ve %40 oranlarında eklenmiştir. Ekstrüzyon sıcaklık profilleri 50-90oC, 60-90oC ve 70-90oC olarak belirlenmiştir. Kalıntı nişasta için ön işlem koşulları, ağırlıkça %10 nem içeriğine kadar kurutma ve 131μm gözenek boyutunda eleme olarak seçilmiştir. Spesifik mekanik enerji tüketimi değerleri 7,89 kWhkg-1 ile 43,27 kWhkg-1 arasında hesaplanmıştır. Optimum ürün uygun mekanik özellikler ve düşük enerji tüketimli işlenebilirliği ile TPS303 kodlu ürün olarak seçilmiştir. Ağırlıkça %30 gliserol içeren TPS303, 70-90oC sıcaklıkları arasında işlenmiştir. TPS303 için spesifik mekanik enerji tüketimi 23,78 kWhkg-1 olarak bulunmuştur. TPS303'ün çekme mukavemeti 4,48 MPa, Young modülü 59,74 MPa ve kopma uzaması %57,33 olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, kalıntı patates nişastasının uygun ön işlemle termoplastik nişasta üretimi için umut verici bir hammadde olduğu bulunmuştur.

Özet (Çeviri)

Plastic materials are an essential part of our daily lives and annual plastic production is higher than 380 million tons with a 4% annual increasing rate. Since the 1950s, 8.3 billion tons of plastic have been produced, 9% of these plastics have been recycled, 12% have been incinerated and the rest 79% have been dumped to landfills. Therefore, the development of biodegradable polymers obtained from renewable raw materials has become a priority to reduce the environmental impact and dependency on fossil resources. Thermoplastic starch (TPS) is a starch-based bioplastic obtained by the disruption of the starch granules with thermal and mechanical forces in the presence of plasticizer. In this thesis, production of TPS from residual potato starch by extrusion was investigated. The extrusion trials were conducted in a single-screw extruder. Glycerol was selected as plasticizer and added to starch with 20, 30 and 40 wt.%. Extrusion temperature profiles were 50-90oC, 60-90oC and 70-90oC. The pretreatment conditions for the residual starch were drying to 10 wt.% moisture content and sieving with 131μm mesh size. Specific mechanical energy values ranged between 7.89 kWhkg-1 and 43.27 kWhkg-1. The optimum product formation was selected according to processability with lower energy consumption and mechanical properties as TPS303 which has 30 wt.% glycerol content and processed between 70-90oC. Specific mechanical energy consumption for TPS303 was found to be 23.78 kWhkg-1. The mechanical properties of TPS303 were 4.48 MPa tensile strength, 59.74 MPa Young's modulus and 57.33% elongation at break. Consequently, residual potato starch was found to be a promising raw material for thermoplastic starch production with proper pretreatment.

Benzer Tezler

  1. Tüketicilerin sürdürülebilir ambalaja sahip ürün satın alma niyeti

    Consumers' buying intention of the product which has a sustainable package

    SEMA ÖVÜÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HURİYE ŞEBNEM BURNAZ

  2. Manufacturing and analysis of thermal and chemical properties of potato starch-gelatin biofilms

    Patates nişastası-jelatin biyofilmlerinin üretimi, termal ve kimyasal özelliklerinin analizi

    SEÇİL YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATİH YILDIZ

    YRD. DOÇ. TÜLİN YANIK

  3. Nişasta esaslı biyolojik olarak bozunabilen odun polimer kompozitlerin üretimi ve mikro hücre yöntemiyle köpüklendirilmesi

    The manufacture of starch based biodegradable wood polymer composites and their foams using microcellular foaming technology

    KADİR KARAKUŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Ormancılık ve Orman MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATİH MENGELOĞLU

  4. Termoplastik nişasta esaslı sıcak eriyik yapıştırıcıların hazırlanması ve performans özelliklerinin incelenmesi

    Preparation of thermoplastic starch based hot melt adhesives and investigation of their performance

    TUĞÇE EROL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ

  5. Tarım uygulamalarında kullanılmak üzere termoplastik nişasta / poliolefin karışımlarının hazırlanması ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi

    Preparation of thermoplastic starch/polyolefin blends for agricultural applications and investigation of biodegradability properties

    HÜSEYİN ÇAĞDAŞ ASLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova Üniversitesi

    Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ARİF KAYA

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MİTHAT ÇELEBİ