Çeşitli gıda atıklarından farklı ekstraksiyon yöntemleri ve çeşitli çözücüler kullanılarak pektin eldesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: PINAR KARBUZ
Danışman: Nurcan Tuğrul
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde nüfus artışıyla birlikte atık oluşumu da artmaktadır. Buna paralel olarak çevre kirliliği dünyada sıkça karşılaşılan bir problem haline gelmiştir. Geri dönüştürülebilen kaynakların kullanımı ve atıkların geri dönüştürülmesi hem çevre bilinci açısından hem de ekonomik ölçekte faydalı uygulamalardır. Ülkemiz bulunduğu coğrafi koşullar nedeniyle verimli topraklara sahiptir. Bu durum meyve ve sebze yetiştiriciliğinde ürün çeşitliliği ve üretim miktarı açısından ülkemizi avantajlı hale getirmektedir. Ayrıca nüfus yoğunluğu sebebiyle tüketim miktarı da fazla olmaktadır. Özellikle meyve suyu ve hazır gıda sektöründe üretim sonrası binlerce ton atık oluşmaktadır. Meyve ve sebze kabukları içerdikleri yararlı bileşenler bakımından zengin ürünlerdir. Bu doğal gıdalar tüketildikten sonra atıklar yok edilmek yerine barındırdıkları yararlı bileşenler geri kazanılabilmektedir. Pektin, meyve ve sebze kabuklarında bulunan ve ekstraksiyon yöntemiyle geri dönüştürülebilen kıymetli bir polimerdir. Pektin, bitkilerde bulunan kompleks yapılı bir polisakkarittir. Bitkinin hücre duvarında ve hücrelerarası bölgelerinde bulunan pektin, bitkiyi dış etkenlere karşı korurken ona dayanıklılık sağlar. Pektin, oldukça geniş kullanım alanına sahip doğal bir polimerdir. Başta gıda endüstrisi olmak üzere ilaç, kağıt, kozmetik, tekstil gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Pektinin en önemli özelliği jelleştirici ve kıvamlaştırıcı yapıya sahip olmasıdır. Bu amaçla gıda endüstrisinde başta reçel ve marmelat yapımı olmak üzere birçok ürünün üretiminde kullanılmaktadır. Pektin doğal bir katkı maddesi olmasının yanında sağlığa yararlı etkilere de sahiptir. Kanser hücrelerinin oluşumunu engelleme, içerdiği diyet lifi sayesinde kilo kontrolünde kullanılma, probiyotik özelliği sayesinde sindirim sistemi fonksiyonlarını düzenleme gibi birçok faydalı etkiye sahiptir. Bu sebeplerden ötürü günümüzde pektin ihtiyaç duyulan, üzerinde çalışmalar yapılan ve önemi gittikçe artan bir polimer olmuştur. Artan talep ile birlikte dünyada pektin üretim kapasitesi artmaktadır. Pektinin gıda atıklarından üretimi ekstraksiyon yöntemleri ile yapılmaktadır. Ekstraksiyon bir çözeltiden istenen bileşenin, bu bileşeni çözen ama çözelti ile karışmayan başka bir çözücü yardımıyla ayrılması işlemidir. İstenen bileşenin ekstrakte edilmesi için birçok yöntem mevcuttur. Geleneksel ekstraksiyon yöntemi sıkça kullanılmakla birlikte sahip olduğu dezavantajlar nedeniyle yenilikçi yöntemlerin araştırılması ihtiyacını doğurmuştur. Ultrason ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemleri bu metodlardan bazılarıdır. Literatürde yapılan çalışmalara bakıldığında ekstraksiyon süresini kısaltmaları, solvent kullanımını azaltmaları, kirlilik ve aşınmalara sebep olmamaları, verimli ve çevre dostu yöntemler olmaları sebebiyle ultrason ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada limon, mandalina ve kivi kabuklarından ultrason ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemleri ile pektin üretilmiştir. Ekstraksiyon çözücüsü olarak HCl ve HNO3 kullanılmıştır. Ultrason destekli ekstraksiyon farklı sıcaklık ve ekstraksiyon sürelerinde, mikrodalga destekli ekstraksiyon ise farklı mikrodalga gücü ve ekstraksiyon sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Belirlenen parametrelerde pektin üretimi yapıldıktan sonra kullanılan hammaddeler ve iki ekstraksiyon yöntemi için optimum koşullar belirlenmiştir. Ürünlerin verim hesabı, FT-IR ve SEM analizleri yapılmıştır. Ayrıca esterleşme dereceleri belirlenmiş, jel oluşum özellikleri incelenerek oluşan jellerin % çökme hesapları yapılmıştır. Sonuç olarak ultrason ve mikrodalga destekli ekstraksiyonun pektin üretimi için ideal yöntemler olduğu görülmüştür. Ayrıca limon, mandalina ve kivi kabuklarının pektin içerdiği sonucuna varılmıştır. Ultrason destekli ekstraksiyon için sıcaklık ve süre artışının verimi artırdığı, mikrodalga destekli ekstraksiyon için ise mikrodalga gücü ve süre artışının bir noktaya kadar verimi artırıp daha sonra negatif etki yarattığı izlenmiştir. En yüksek verime sahip pektin üretimi % 17.97 ile 360 W - 3 dk HCl çözücülüğünde mikrodalga destekli ekstraksiyon ile kivi kabuklarından gerçekleştirilmiştir. Ultrason ve mikrodalga destekli ekstraksiyonun benzer sonuçlar verdiği fakat mikrodalga destekli ekstraksiyonun çok daha kısa sürelerde gerçekleştiği için daha etkin ve verimli bir yöntem olduğu görülmüştür. Yapılan analizler sonucu üretilen pektin örneklerinin benzer yapıya sahip olduğu anlaşılmıştır.