Bitkisel tabaklama işleminde süperkritik akışkan teknolojisinin kullanımı üzerine araştırmalar

Tez çalışmalarımızın ilk aşamasında; Yüzey Yanıt Metodolojisi (RSM) ve Box-Behnken Tasarımı (BBD) ile meşe palamudundan tanen üretimi için ekstraksiyon parametrelerinin optimizasyonu ve optimum parametrelerde üretilen tanenin tabaklayıcı özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Denemelerde solvent/hammadde oranı (20-100 ml/g), süre (2-10 saat) ve solvent karışım oranı (metanol-su) (%0-100) parametrelerinin valeks taneninin ekstraksiyon verimi (%), tanen içeriği (%) ve toplam tanen miktarı (%) üzerine olan etkilerinin değerlendirilmesi planlanmıştır. Sonuçlar yanıt yüzeyi grafikleri ile 3 boyutlu olarak incelenmiştir. Optimum koşullar altında üretilen valeks taneni tabaklama prosesinde de kullanılmış ve tabaklamanın doldurucu etksi (%) ile derilerin büzülme sıcaklıkları (Ts) ticari bir valeks taneni ile kıyaslama yapılarak değerlendirilmiştir. Optimum ekstraksiyon parametreleri; solvent/hammadde oranı için 100 ml/g, proses süresi için 6 saat ve solvent karışım oranı için %62 metanol-%38 su olarak tespit edilmiştir. Optimum koşullarda ekstrakte edilen valeks taneni ile tabaklanan derilerin doldurucu etkisi (%57.81) ve büzülme sıcaklığı (75.5 oC) değerleri, ticari valeksin sağladığı değerlere (%52.83, 73 oC) oranla daha üstün bulunmuştur. Bu durum proses optimizasyonunun önemli etkisini göstermektedir. Elde edilen sonuçlar üretilen valeks taneninin tabaklayıcı özelliklerinin bitkisel tabaklama için kabul edilir seviyelerde olduğunu göstermektedir. Çalışmalarımızın ikinci aşamasında; basınçlı sıvı ekstraksiyon (PFE) yöntemi ile meşe ağacının meyve kabuklarından valeks taneni üretimi için, ikili ve üçlü sistemlerin solvent değişkenleri olarak H2O/CO2 ve H2O/CH3OH/CO2, solvent/hammadde (S/F) (20-100 w/w), süre (2-3 saat) ve basınç (10-200 bar) parametrelerinin etkileri 80 oC'de subkritik ve süperkritik CO2 koşullarında araştırılmıştır. PFE ekstraksiyonlarından sonra elde edilen valeks tanenleri, fenolik içerikleri (PCs) (toplam PCs, tabaklayıcı olmayan PCs, tabaklayıcı PCs) açısından incelenmiştir. Sonuçlar Varyans analizi (ANOVA) ve Duncan testi ile istatistiksel olarak değerlendirilmiş, valeks taneninin tabaklayıcı fenolik içerikleri arasındaki farklar optimizasyonda asıl hedef olarak dikkate alınmıştır. En iyi tabaklayıcı fenolik içerik verimi (%wt34.73±0.02) süperkritik CO2 ile 3 saat, 100 bar ve S/F=100 (w/w) koşulları altında H2O/CO2 ikili solvent sistemi ile elde edilmiştir. PFE çalışmaları için aynı zamanda farklı solvent oranlarındaki H2O/CH3OH/CO2 üçlü sisteminin faz dengeleri de farklı sıcaklık ve basınç altında yüksek basınç gözlem hücresinde görüntülenmiştir. Sistem subkritik ve süperkritik CO2 altında 60-100 oC ve 60-250 bar koşullarında tüm H2O ve CH3OH oranlarında sıvı-sıvı-buhar (LLV) faz davranışı göstermiştir. Tez çalışmalarının üçüncü aşaması; süperkritik CO2 ortamında valeks taneni ile koyun derilerinin yüksek basınç tabaklama (HPT) çalışmalarını içermekte ve poröz deri yapısı içine bu ortamdaki difüzyon prosesinin incelenmesini amaçlamaktadır. 2 saatten 8 saate kadar farklı yüksek basınç bitkisel tabaklama süreleri için tabaklama maddesinin (VTA) % tüketimleri analiz edilmiştir. Aynı zamanda tabaklanmış kollagenin termal stabilitesi olarak büzülme sıcaklığı (Ts) ve basınçlı bitkisel tabaklama (PVT) uygulamalarının deriler üzerindeki doldurucu etkisi (%) kıyaslamalı olarak incelenmiştir. Sonuçlar her tabaklama süresi için basınç altında gerçekleştirilen bitkisel tabaklama uygulamalarının başarılı bir şekilde gerçekleştiğini ve 8 saatlik HPT ile %83.77±0.77 VTA tüketimi elde edildiğini göstermiştir. 8 saat PVT uygulaması ile derilerde başarılı bir termal dönüşüm ve %54.97±0.62 oranında doldurucu etki elde edilmiştir. Tabaklanmış derilerde taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri de yapılmış ve yüksek basınç uygulamasının deri lifleri yapısı ve morfolojisi üzerinde herhangi bir olumsuz etkisinin olmadığı ortaya konmuştur. Yüksek basınçta tabaklama uygulamasının deriler üzerindeki doldurucu etkisi dijital mikroskop görüntüleri ile de ayrıca incelenmiştir. Yüksek basınç tabaklama çalışmalarından elde edilen sonuçlar süperkritik akışkan teknolojisinin deri sanayinde bitkisel tabaklama işleminde kullanımı açısından oldukça umut vaat edici olarak bulunmuştur.