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
- Tez No: 977088
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Poli(laktik asit) (PLA), gıda ambalajlama uygulamalarında en çok kullanılan biyopolimerdir. Ambalajlama alanındaki uygulamalarını genişletmek amacıyla PLA özelliklerini geliştirmek için çeşitli stratejiler oluşturulmuştur. Benzer bir erime sıcaklığına ve yüksek kristalliğe sahip olan Poli(3-hidroksibutirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV), PLA ile harmanlamak için iyi bir aday olarak görülmektedir. PHBV'nin, PLA için çekirdekleştirici olarak hareket etme yeteneği, mekanik direncini ve bariyer performansını artırır. Bu tez çalışması kapsamında, PLA/PHBV işleme performansını artırmak ve yeni biyobazlı film malzemeler elde etmek amacıyla en uygun özellikleri sergileyen PLA/PHBV karışım oranı belirlenmiştir. PLA/PHBV karışımının, arayüzey etkileşiminin ve bariyer özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla etilen vinil alkol (EVOH) kullanılmıştır. EVOH karışımların içinde farklı oranlarda ve iki katlı film oluşturularak kullanılmıştır. Belirlenen orandaki malzemenin, ambalaj olarak kullanılabilmesi için ambalajdan beklenen özelliklerin geliştirilmesine çalışılmıştır. Literatürde ilk kez, PLA/PHBV karışım matrisine farklı oranlarda EVOH katılarak ve çok katmanlı formda üretilerek biyobozunur film özellikleri incelenmiştir. Bu çalışmada, belirlenen PLA/PHBV (ağırlıkça 70/30) karışımına farklı oranlarda (ağırlıkça %3, %5, %10, %15, %20) EVOH katılarak elde edilen kompozitlerin üretimi çift vidalı ekstrüzyon yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiş. Daha sonra elde edilen karışımlar basınçlı kalıplama yöntemiyle standart film örnekleri halinde üretilmiştir. Ayrıca saf EVOH filmi de üretilip karışımlardan elde edilen film ile basınçlı kalıplama yöntemi kullanılarak birleştirilip, 2 katlı film yapısı elde dilmiştir. Hazırlanan tüm filmlerin; çekme testi, termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), temas açısı ve buhar geçirgenlik testleri ile özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda; EVOH kopolimerinin, ağırlıkça değişen oranlarda kontrol örneğine eklenmesiyle, filmlerin termal kararlılığı saf PLA/PHBV filmlerine kıyasla iyileşmiştir; ancak, ağırlıkça %10 ilaveden sonra hafif bir düşüş gözlemlenmiştir. EVOH'un ikinci bir katman olarak film formuna dahil edilmesinin ise sinerjik bir etki yarattığı söylenebilir. Özellikle ağırlıkça %3 ve %5 oranlarında ısıya karşı direnç artışı, mekanik ve morfolojik faz dağılımında optimum özellikler sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Poly (lactic acid) (PLA) is the most widely used biopolymer in food packaging applications. Several strategies have been established to improve PLA properties to expand its applications in packaging. Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), which has a similar melting temperature and high crystallinity, is considered a good candidate for blending with PLA. PHBV's ability to act as a nucleating agent for PLA improves its mechanical resistance and barrier performance. In this thesis, to improve the processing performance of PLA/PHBV and to obtain new biobased film materials, the PLA/PHBV blend ratio exhibiting the most suitable properties was determined. Ethylene vinyl alcohol (EVOH) was used to improve the interfacial interaction and barrier properties. EVOH was used in the mixtures at different ratios and by creating a two-layer film. For the material at the determined ratio to be used as packaging, an effort was made to develop the expected properties of the packaging. For the first time in literature, biodegradable film properties were investigated by adding different ratios of EVOH to the PLA/PHBV blend matrix and produced in multilayer form. In this study, the composites obtained by adding EVOH at different ratios (3%, 5%, 10%, 15%, 20% by weight) to the specified PLA/PHBV (70/30 by weight) blend matrix were produced using twin-screw extrusion method. Then, the obtained mixtures were produced as standard film samples by pressure molding method. In addition, pure EVOH film was produced and combined with the film obtained from the mixtures by pressure molding method, and a 2-layer film structure was obtained. The properties of all the prepared films were investigated by tensile test, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), contact angle and vapor permeability tests. According to the results obtained, the addition of EVOH copolymer to the control sample in varying ratios by weight improved the thermal stability of the films compared to pure PLA/PHBV films, but a slight decrease was observed after the addition of 10 wt% EVOH. The inclusion of EVOH as a second layer in the film form can be said to have a synergistic effect. In particular, at 3 and 5 wt%, an increase in heat resistance and optimum properties in mechanical and morphological phase distribution were achieved.
Benzer Tezler
- Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships
Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi
HANDAN PALAK
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
- Sustainable food packaging from hazelnut and artichoke agro-waste: Biodegradable film development using cellulosic and phenolic-rich extracts
Fındık ve enginar tarımsal atıklarından sürdürülebilir gıda ambalajı: Selülozik ve fenolik bileşenlerce zengin ekstraktlar kullanılarak biyobozunur film geliştirilmesi
İLAYDA HIZIR KADI
Doktora
İngilizce
2026
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- 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
2025
Gıda MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. ŞÖLEN KINAYYİĞİT
- Biyobozunur polimer nanokompozitlerin ve ambalaj filmlerinin hazırlanması
Preparation of biodegradable polymer nanocomposites and packaging films
SHAKOFAH KOSHKI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Environmental and economic assessment of zero waste management
Sıfır atık yönetiminin çevresel ve ekonomik sonuçlarının değerlendirilmesi
KADRİYE ELİF MAÇİN
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
DOÇ. DR. ANDERS DAMGAARD