Bitkisel ürünlerden polisakkarit ekstraksiyonunda ultrason kullanımının optimizasyonu

Bu tez çalışmasında ultrasonun polisakkarit ekstraksiyonu üzerine etkileri teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında ultrason destekli ekstraksiyon işlemi için seçilen parametrelerin son ürün ve model bileşenleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Ekstraksiyon işlemlerinde prop tipi yüksek enerjili ultrason cihazı kullanılmış olup polisakkarit ekstraksiyonları için hammadde olarak ülkemizde üretimi ve ticari değeri oldukça yüksek olan fındığın, işlenmesi sırasında bir çeşit atık olarak ortaya çıkan zar tercih edilmiştir. Ekstraksiyon prosesi ön işleme tabi tutulmuş fındık zarlarına uygulanmış ve çözücü ortam olarak saf su kullanılmıştır. Isıl işlem görmüş bitkisel bir atık olan fındık zarından elde edilen ekstraktlar karakterize edilmiş ve ultrasonun ekstrakt kalitesi üzerine etkileri araştırılmıştır. Çalışmada ayrıca ultrason destekli polisakkarit ekstraksiyonu için en uygun kütle aktarım kinetik model katsayıları belirlenmiş, sisteme ait ısı aktarım modeli oluşturulmuştur. Ekstrakisyona ait istatistiksel modelleme işlemleri yanıt yüzey yöntemi (RSM) kullanılarak yapılmış, bu amaçla yaygın kullanımı olan Box Behnken Design (BBD) ve Central Composite Design (CCD) desenlerinin her ikisi de uygulanmıştır. Deneme desenleri Design Expert programı ile oluşturulmuş olup eğri uydurma ve matematiksel model geliştirme ile ilgili programlar MATLAB paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ultrason destekli ekstraksiyon işleminde model ve optimizasyon parametreleri, sıcaklık, işlem süresi ve genlik seçilmiş olup yanıt olarak ekstrakt verimi, ekstraktlardaki karbonhidrat miktarı, ortalama molekül ağırlığı ve prosesin toplam enerji gereksinimi değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre ultrason parametrelerinin seçilen seviyeleri için ekstraktların kimyasal bileşiminde değişim oluşmadığı tespit edilmiştir. Ultrason şiddetine bağlı olarak fiziksel yapıda değişimler olduğu ve bu değişimlerin de olumlu yönde gerçekleştiği gözlenmiştir. Ultrason etkisine bağlı olarak reaktördeki ısı aktarım hızı, ekstraksiyona maruz kalan parçacığın hızı ve kütle aktarım parametreleri arasındaki ilişki araştırılmıştır. Parçacık hızı ile kütle aktarım parametreleri arasında ilişki olduğu tespit edilmiştir. Ekstraktların ortalama molekül ağırlıkları ile termal stabiliteleri pozitif korelasyon göstermektedir. Her iki optimizasyon yöntemi sonucunda belirlenen optimum noktalar birbirleri ile benzerlik göstermektedir. Elde edilen sonuçlar deneysel verilerle uyumlu değerlere sahiptir. Bunun yanında ekstrakt verimi maksimizasyonu açısından bakıldığında BBD ile elde edilen optimum nokta (28.7 dakika, 31.5oC, %69.1 genlik) hem yüksek istenebilirlik seviyesine sahip hem de validasyon için yapılan denemeye göre düşük sapma (%1) göstermesi sebebiyle en başarılı optimum koşul olarak ifade edilebilmektedir.