Antimikrobiyal ve biyobozunur ambalaj filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of antimicrobial and biodegradable packaging films
- Tez No: 960741
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SENNUR DENİZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Metallurgical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 287
Özet
Bu tez çalışması, doğada uzun süre bozunmadan kalan petrol esaslı polimerlerin yol açtığı çevresel sorunlara çözüm olarak biyobozunur esnek ambalaj filmleri geliştirmeyi amaçlamaktadır. Filmler, çözelti döküm (SC), üflemeli film ekstrüzyonu (SSE) ve mikro ekstrüzyon (ME) yöntemleriyle hazırlanmıştır. SC yöntemiyle yapılan çalışmalarda termoplastik nişasta (TPS) esaslı filmlerin yanıt yüzey metodolojisiyle mekanik özelliklerinin optimizasyonu yapılmıştır. Farklı antimikrobiyal katkılarla geliştirilen filmlerin, yenilikçi biyoaktif ambalaj malzemesi olarak kullanım potansiyelleri incelenmiştir. SSE yöntemiyle yapılan çalışmalarda mekanik ve bariyer özelliği geliştirilmiş biyobozunur çok katlı ve biyonanokompozit filmler geliştirilmiştir. Öncelikle poli(laktik asit) (PLA), poli(bütilen adipat-co-tereftalat) (PBAT), polikaprolakton (PCL), poli(bütilen süksinat) (PBS), poli(bütilen süksinat-co-adipat) (PBSA) ve polihidroksi alkanoat (PHA) biyopolimerlerinin ikili ve üçlü harmanları çift vidalı ekstrüderle (TSE) hazırlanmış, sonrasında bu harmanlar ile ticari TPS/PLA harmanlarından SSE yöntemiyle biyobozunur filmler üretilmiştir. Son aşamada; selüloz nano kristalleriyle (CNCs) kaplanmış kâğıt film ile laminasyonu yapılarak çok katlı filmler geliştirilmiştir. İkinci bölümde; PHA kopolimeri olan poli(3-hidroksibütirat-co-3-hidroksiheksanoat) (PHBH) ile PBAT farklı oranlarda TSE yöntemiyle önce ikili harmanları sonrasında SSE yöntemiyle filmleri elde edilmiştir. Biyonanokompozit filmlere optimum mekanik özelliklerde farklı oranlarda CNC'ler eklenerek kimyasal, termal, mekanik, optik ve bariyer özellikleri test edildi. ME yöntemiyle yapılan çalışmalarda, sentezlenen TPS'nin PBAT ve PHBH ile ikili ve üçlü harmanları hazırlanarak ısıl sıkıştırma (HC) yöntemiyle biyobozunur filmler geliştirilmiştir. Öncelikle, TPS'nin PBAT ve PHBH ile farklı oranlardaki ikili harmanları, sonrasında TPS/PHBH/PBAT üçlü harmanları ve son aşamada, farklı oranlarda TPS/PHBH ikili harmanlarına CNCs eklenerek geliştirilen filmlerin kimyasal, termal, mekanik, reolojik, optik ve morfolojik testleriyle karakterizasyonu yapılmıştır. Tez çalışmasındaki bulgular, biyobozunur filmlerin yeni nesil esnek ambalaj malzemesi olarak ticari uygulamalara uygun bir alternatif olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to develop biodegradable flexible packaging films as a solution to the environmental problems caused by petroleum-based polymers that remain in nature for a long time without decomposing. The films were prepared by solution casting (SC), blown film extrusion (SSE), and micro extrusion (ME). In the studies conducted with the SC, the mechanical properties of thermoplastic starch (TPS)-based films were optimized by response surface methodology. The potential of films developed with different antimicrobial additives as innovative bioactive packaging materials was investigated. In the studies conducted with the SSE, biodegradable multilayer and bionanocomposite films with improved mechanical and barrier properties were developed. Firstly, binary and ternary blends of poly(lactic acid) (PLA), poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), polycaprolactone (PCL), poly(butylene succinate) (PBS), poly(butylene succinate-co-adipate) (PBSA), and polyhydroxyalkanoate (PHA) were prepared by twin screw extruder (TSE) and then the films were produced from the blends and commercial TPS/PLA compounds by the SSE. Lastly, multilayer films were developed by lamination with paper film coated with cellulose nanocrystals (CNCs). In the second part, PHA copolymer poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (PHBH) and PBAT were first binary blended with the TSE, and then their films were obtained by the SSE. Bionanocomposite films were tested for chemical, thermal, mechanical, optical and barrier properties by adding CNCs at optimum mechanical properties. In the studies conducted with the ME, biodegradable films were developed by preparing binary and ternary blends of the synthesized TPS with PBAT and PHBH by the heat compression (HC). Firstly, the binary blends of TPS with PBAT and PHBH at different ratios, then the ternary blends of TPS/PHBH/PBAT and finally the films developed by adding CNCs to the binary blends of TPS/PHBH were characterized by chemical, thermal, mechanical, rheological, optical and morphological tests. The findings in this thesis study showed that biodegradable films are a viable new flexible packaging for commercial use.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of carbon quantum dot- based composite thin films
Karbon kuantum nokta esaslı kompozit ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
RAMAZAN FERHAT ERDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDEN BEYHAN
- Limon kabuklarından antimikrobiyal özellikli yenilebilir film üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of antimicrobial edible film from lemon peel
EBRU DOĞANGÜN BAHTİMUR
- Gıda ambalaj malzemesi hedefli berberin katkılı kitosan filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of food packaging material targeted films with the addition of berberine to chitosan films
SERAY ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
ÖĞR. GÖR. ZEYNEP KALAYCIOĞLU
- Sürdürülebilir ambalaj uygulamaları için biyobozunur poli (butilen süksinat) (PBS) ve sodyum kazeinat (NaCAS) karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
The preparation and characterizations of biodegradable poly (butylene succinate)(PBS) and sodium caseinate (NaCAS) blends for packaging applications
MÜMİNE YILDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
- Valorization of pea by-products: Development of protein-enriched biodegradable films
Bezelye yan ürünlerinin değerlendirilmesi: Proteinle zenginleştirilmiş biyobozunur filmlerin geliştirilmesi
NİHAL SULTAN BAYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK