Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015Artan nüfus paralelinde son yıllarda şiddetini giderek artıran küresel ısınma sorunuyla ilişkili olarak verimli toprak arazilerinin azalması, kuraklık ve sel gibi olumsuzluklar, günümüzde milyonlarca kişinin en temel gıda maddelerine ulaşamadığı büyük bir sorunu ortaya çıkarmıştır. Dolayısı ile insanların yaşamlarını idame ettirebilmesini sağlayacak yeterli oranda gıda maddelerinin temin edilebilmesi, günümüzde en acil çözülmesi gereken sorunlardan bir tanesini teşkil etmektedir. Bu sorunun çözülebilmesi ise ancak tarım rekoltesinde artışı sağlayacak yeni yöntemler ve/veya hasat edilen tarım ürünlerinin daha uzun raf ömrüne sahip olacak şekilde muhafaza edilebilmesine olanak sağlayacak yeni tekniklerin geliştirilebilmesi ile mümkündür. Yeryüzünde tarıma elverişli topraklar sınırlı olmasına rağmen, verimlilik artışları sayesinde birim araziden elde edilen ürün miktarı büyük oranda artırılabilmiştir. Fakat bu yöndeki muazzam gelişmelere rağmen, halen artan nüfusun gıda gereksinimleri, tam anlamı ile karşılanamamaktadır. Bunun en önemli nedeni ise hasat sonrası, %40'a yakın olduğu ifade edilen kayıplardır. Bu doğrultuda; ifade edilen sorunun tam anlamı ile ortadan kaldırılabilmesi için hasat sonrası meydana gelen yüksek oranlardaki ürün kayıplarınında engellenmesi, en az verimlilik artışı ve hatta verimlilik artışından bile önemli bir husustur. İfade edilen bu yüksek seviyelerdeki kayıpları engelleyecek, yeni ve etkili muhafaza tekniklerinin geliştirilmesi ile ilişkili güncel araştırmalar incelendiğinde ise son dönemlerdeki çalışmaların ambalajlama teknikleri üzerine yoğunlaşılmış olduğu gözlenmektedir. Bu çalışmalar ile günümüzde yoğun bir şekilde kullanılan aktif ambalajlama ve modifiye atmosferde ambalajlama olarak isimlendirilen teknikler geliştirilmiş ve geliştirilmeye devam edilmektedir. Bu ambalajlama tekniklerinde temel prensip, muhafaza edilen ürünün solunumu ile ambalaj metaryeli arasında bir denge sağlanılması sureti ile raf ömrünün uzatılmasıdır. Lakin kullanılan ambalaj metaryellerinin gaz geçirgenlik değerlerinin düşük kalması nedeni ile ifade edilen bu denge konumu elde edilememekte ve raf ömrü kısa kalmaktadır. Tarafınıza sunulan tez çalışmasının temel dayanak noktası, ifade edilen bu temel sorunun ortadan kaldırılmasıdır. Bu amaç bağlamında; elde edilmek istenilen yüksek gaz geçirgenlik ve seçicilik özellikleri, alçak yoğunluklu polietilen (LDPE) içerisine, ağırlıkça %10, %25, %50, %75, %90 oranlarında eklenen polimetilpenten kopolimerleri (PMP) ile sağlanmıştır. LDPE içerisine PMP kopolimeri, çift vidalı bir laboratuvar ekstrüderi ile eriyik harmanlama yöntemi kullanılarak eklenmiştir. Ayrıca elde edilen ürünlerin yapısal, morfolojik, termal ve mekanik özelliklerini değerlendirebilmek için aynı koşullarda saf LDPE ve PMP kopolimeri ekstrüde edilerek standard olarak kullanılmıştır. Karışım olarak adlandırabileceğimiz bu iki polimeri içeren ürünler, dökme film (cast film) yöntemi kullanılarak ambalaj haline getirilmiştir. Çalışmanın en önemli parametresini oluşturan ambalajların oksijen ve karbondioksit geçirgenlik değerleri ise %90 bağıl nem ve 3 farklı ortam sıcaklık değerlerinde gerçekleştirilen gaz geçirgenlik analizleri neticesinde elde edilmiştir. Bu analizler neticesinde LDPE yapısına eklenen PMP kopolimerinin oranına bağlı olarak O2 ve CO2 gazı geçirgenlik değerlerinin %600'e kadar arttırılabildiği tespit edilmiştir. Son olarak gerçekleştirilen raf ömrü analizleri neticesinde ise %25 PMP kopolimeri içeren LDPE esaslı ambalajların, muhafaza edilen ürünün raf ömrünü en az iki katına kadar uzatabildiği belirlenmiştir.As a result of population growth and global warming, fertile soil lands are decreasing and occurrence rate of natural disasters such as drought and flood are increasing. Because of these reasons millions of people around the world cannot reach the staple food products. Therefore, food supply is one the most urgent problems which is awaiting a solution nowadays. In order to overcome that problem, agricultural harvest is needed to increase or shelf lives of harvested products are needed to extend. Despite the limited arable soil lands, the quantity of product per unit area can be already increased due to increase in fertilisation. In spite of this enormous increase in fertilisation, the food requirements of population growth cannot be met. The main reason of this situation is the loss of post-harvest products which is said approximately 40% by weight. In order to overcome this problem completely, this losses should be eliminated. In order to eliminate these losses, new searches have been focused on new packaging methods. Active packaging and modified atmosphere packaging are new methods which were recovered from these studies. Fundamental principle of these methods is obtaining a balanced internal atmosphere between the respiration rate of preserved product and the gas permeabilities of packaging materials in order to extend the shelf lives of post-harvest products. However, the commercial plastics which are used in packaging industry cannot provide these high gas permeability values and because of this reason they cannot offer longer shelf lives. In accordance with this purpose, in order to obtain high gas permeability values and selectivity properties of packaging material, polymethylpentene (PMP) copolymer was added in different loading levels into low density polyethylene (LDPE) matrix by using a laboratory scale co-rotating twin screw extruder. In this study, LDPE/PMP copolymer blends which were containing 10%, 25%, 50%, 75%, and 90% PMP copolymer ratios were prepared by using extrusion. Also, for blends' structural, morphological, thermal and mechanical evaluations, neat LDPE and PMP copolymer were extruded under the same conditions in order to obtain standard materials which were exposed the same thermal treatment. The package samples were produced by using cast film extrusion method. The most important parameter of this study is O2 and CO2 permeabiltiy values of the package samples. In order to investigate this property entirely, under 90% relative humidity conditions, O2 and CO2 permeability values were determined at 3 different temperatures. Beyond these analysis, according to loading ratio of PMP copolymer into LDPE matrix was increased gas permeability values up to 600%. Increase in gas permeability values can be explanied with DSC and XRD analysis. The tetragonal symmetry of PMP copolymer and phase separations between PMP copolymer and LDPE which can be seen in SEM images led to obtain high gas permeability values in our opinion. The results of shelf life analysis was indicated that the package sample was containing 25% PMP copolymer could extend the shelf lives of banana and marrow fruits 2 times. Thus, the extension of shelf life of preserved products used in this study could be achieved.Yüksek LisansM.Sc
