Rebaudioside a'nın kristalizasyon davranışının incelenmesi

Stevia rebaudiana Bertoni, steviol glikozitler adı verilen 11'den fazla sıfır kalorili tatlılık verici bileşiğin kaynağıdır. Bu steviol glikozitler, özellikle stevia yapraklarında daha yüksek miktarlarda bulunan iki ana glikozit olan Stevioside ve Rebaudioside A (Reb A), doğal tatlandırıcı olarak ilgi görmektedir. Stevia özütü, tatlandırıcı olarak kullanılabilmesi için en az % 95 oranında steviol glikozit içermelidir. FDA, ancak % 97'nin üzerinde saflığa sahip Reb A'nın gıda ürünlerinde kullanımını genel olarak güvenli statüsü (GRAS) ile onaylamaktadır. Bu nedenle steviol glikozitlerin ekstraksiyonu, ayrılması ve saflaştırılması, stevia yapraklarından yüksek saflıkta doğal tatlandırıcıların üretimi için çok önemlidir. Kristalizasyon, en eski ve yaygın kullanılan endüstriyel ayırma ve saflaştırma işlemlerinden biridir. Söz konusu bir bileşik, sıcaklık ve çözücüye bağlı farklı çözünürlük değerleri sayesinde ekstrakttan kristalleştirilerek ayrılabilir ve saflaştırılabilir. Çözünürlük değerlerinde sıcaklık ve çözücüye bağlı farklılıklar, süper çözünürlük davranışının varlığı ve polikristalin fazlarının büyümesi, kristalizasyon yoluyla ayırma/saflaştırmayı etkiler. Bu nedenle bu tezin amacı, Reb A'nın su içerisindeki sıcaklığa bağlı çözünürlük değerlerini ve kristalizasyon davranışını belirlenmesidir. Reb A'nın 40, 50 ve 60 °C'de su içerisindeki termodinamik çözünürlük değerleri belirlenmiştir ve sırasıyla 3.94, 5.93 ve 10.65 mg RebA/g su olarak bulunmuştur. Reb A'nın suda süper çözünürlük ve yeniden kristallenme davranışı gösterdiği bulunmuştur. Parçacık morfolojileri optik mikroskopi ile belirlenmiş ve yuvarlak ve köşeli Reb A kristallerinin, suda çözünerek ince ve uzun iğnecik şeklinde kristaller halinde kristallendiği bulunmuştur. X-Işını kırınımı analizi, farklı bir Reb A fazının, aşırı doymuş çözeltilerden kristalleştiğini doğrulamıştır. Suda büyütülerek oluşturulan kristallerin öğütüldükten sonra çözünürlük değerleri 20, 30, 40, 50 ve 60 °C' de belirlenmiş ve 0.55, 0.52, 0.70, 4.53 ve 7.87 mg Reb A/g su olarak bulunmuştur. Reb A'nın suda süper çözünürlük davranışı göstermesi sonucu nükleasyon eşiklerinin belirlenmesi amaçlanmşıtır. Reb A'nın birincil ve ikincil nükleasyon eşikleri, hem sabit sıcaklıkta su banyosunda hem de sabit sıcaklıkta karıştırmalı çift cidarlı cam reaktörde izotermal kristal büyüme deneyleri ile belirlenmiştir. İkincil nükleasyon eşiklerinin belirlenmesi içinse Reb A kristal çekirdekleri hazırlanmıştır. Birincil nükleasyon eşiklerinin statik sistemde 25 ve 40 °C' de 0.0025 ile 0.004 g/mL arasında ve 50 ile 60 °C' de 0.004 ile 0.01 g/mL arasında olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte, karıştırmalı reaktördeki birincil nükleasyon eşik değerleri, sırasıyla 30 ve 40 °C' de 0.00399 g/mL ve 0.00474 g/mL olarak bulunmuştur. Statik sistemde ikincil nükleasyon eşik değerlerinin 20 °C için 0.002 ile 0.003 g/mL arasında ve 30 ve 40 °C için 0.004 ile 0.003 g/mL arasında olduğu bulunmuştur. İkincil nükleasyonun kullanılan katı sıvı oranları ve çekirdek süspansiyonu miktarı değerleri çerçevesinde izotermal kristal büyümesi deneyleri ile görsel olarak veya spektrofotometrik absorbans ölçümleriyle ayırt edilmesi mümkün olamamıştır.