Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Nanoteknoloji & Nanomalzemeler Yeni Ambalaj Teknolojileri-5. Ders Prof Dr Zehra Ayhan Sakarya Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Nanoteknoloji & Nanomalzemeler Yeni Ambalaj Teknolojileri-5. Ders Prof Dr Zehra Ayhan Sakarya Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü."— Sunum transkripti:

1 Nanoteknoloji & Nanomalzemeler Yeni Ambalaj Teknolojileri-5. Ders Prof Dr Zehra Ayhan Sakarya Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü

2 Nano nedir? Nano, Yunanca “nannos” kelimesinden gelir ve Nano, Yunanca “nannos” kelimesinden gelir ve –“küçük yaşlı adam veya cüce” demektir. Bilimde ise milyarda bir anlamında kullanılır. Bilimde ise milyarda bir anlamında kullanılır. –1 nm, metrenin milyarda biridir (10 -9 m).

3 Nano nedir? Yan yana 10 hidrojen atomu 1nm eder! Yan yana 10 hidrojen atomu 1nm eder! Hidrojen atomu 1 nm

4 Niçin nano?

5 Gıda Bilimi ve Teknoloji alanında Nanoteknoloji Uygulamalrı

6 Gıda Ambalajlamada Nanoteknoloji Uygulamaları Nanokompozitler Nanokompozitler Biyobozunur nanokompozitler Biyobozunur nanokompozitler Yenilebilir nanokompozitler Yenilebilir nanokompozitler Aktif nanokompozitler Aktif nanokompozitler Akıllı ambalajlama (nanosensörler) Akıllı ambalajlama (nanosensörler)

7 Nanokompozit Hazırlama Yöntemleri

8 Nano-dolgu Maddeleri Kil Kil Silikatlar (SiO 2 ) Silikatlar (SiO 2 ) CaCO 3 CaCO 3 TiO 2 TiO 2 SiO 2 TiO 2 CaCO 3

9 Nano Parçacıklar Nano Parçacıklar TiO 2 SiO 2 CaCO 3 NiFe 2 O 4

10 Kil-Nanokompozitleri

11 Nanokompozitler

12 Nanokompozitler-İyileştirilen Özellikler Isıl Genleşme Nanokompozit ve Özellikleri Aşınma Direnci Gaz Geçirgenlik Alev Geciktiricilik Boyut Kararlılığı Isıl İletkenlikAşınma Direnci Kimyasal kararlılık Mekanik özellikler (gerilme, sertlik vb)

13 Nanokompozitler İstenmeyen Özellikler Çevresel etkiler Viskozite artışı Dağılma zorlukları Optik özellikler Çökelti Siyah renklenme

14 Nanokompozitler 10% kil, OTR’yi 75% oranında düşürmüştür.

15 Nanokompozit Ambalaj Malzemeleri Stand-up Pouch (Doy-Pak) Uygulaması

16 Biyobozunur Nanokompozitler Doğal polimerlerin bariyer ve mekanik özellikleri Doğal polimerlerin bariyer ve mekanik özellikleri –Diğer sentetik polimerle karıştırarak –Kimyasal modifikasyon ile –Nanoparçacıkların eklenmesiyle geliştirilebilir. geliştirilebilir.

17 Biyobozunur Nanokompozitler

18 Yenilebilir Nanokompozitler Nanopartiküller yenilebilir filmlere eklenerek fiziksel, mekanik ve bariyer özellikler geliştirilebilir Nanopartiküller yenilebilir filmlere eklenerek fiziksel, mekanik ve bariyer özellikler geliştirilebilir Nanopartiküller yenilebilir filmlerde antimikrobiyallerin veya diğer fonksiyonel katkı maddelerinin taşıyıcısı olabilirler Nanopartiküller yenilebilir filmlerde antimikrobiyallerin veya diğer fonksiyonel katkı maddelerinin taşıyıcısı olabilirler Kontrollü salım sağlamak amacıyla kullanılabilirler Kontrollü salım sağlamak amacıyla kullanılabilirler

19 Yenilebilir Nanokompozitler Nanokilin pektine katılması ile Nanokilin pektine katılması ile –Oksijen geçirgenliğinin düşürülmesi Nanokilin jelatine katılması ile Nanokilin jelatine katılması ile –Fiziksel özelliklerin geliştirilmesi Nanopartiküllerin kitosana eklenmesi ile Nanopartiküllerin kitosana eklenmesi ile –Dayanıklılığının geliştirilmesi

20 Antimikrobiyel Nanokompozitler Antimikrobiyel nanomalzemeler Antimikrobiyel nanomalzemeler –Nano-gümüş içeren –Nano-kalsiyum oksit içeren –Nano-magnezyum oksit içeren –Nano-çinko oksit içeren –Nano-titanyum oksit içeren

21 Nanoenkapsülasyon Nano boyutta inorganik partiküllerin yenilebilir kapsüller içinde kullanılması Nano boyutta inorganik partiküllerin yenilebilir kapsüller içinde kullanılması –Hassas mikro-besinlerin vücutta taşınmasını kolaylaştırmak –Enkapsüle edilen besinlerin kontrollü salımını sağlamak

22 Nanoenkapsülasyon Ambalaj içine nanoenkapsüle edilmiş biyoaktif maddelerin eklenmesi ile Ambalaj içine nanoenkapsüle edilmiş biyoaktif maddelerin eklenmesi ile –Oksidasyon kontrol edilebilir –İstenmeyen lezzet maddelerinin ve tekstürün oluşması engellenebilir –Bioaktif maddelerin kontrollü salımı sağlanabilir

23 Nanosensörler Sensörler – –Çevre veya ambalaj durumunu belirlemek Sıcaklık Oksijen – –Kontaminantlar Bakteri Toksinler

24 Nanoteknolojinin Ticari Uygulamaları Si-bazlı nano-partiküllerin PET’e eklenmesi gazlı içeceklerde raf ömrünü 10 haftadan 30 haftaya çıkarmıştır.

25 Nanoteknolojinin Ticari Uygulamaları PET bira şişelerinde nanokil kullanımı (Ageis OX ® ) O 2 & CO 2 geçirgenliğini düşürmüştür Cam şişe ile kıyaslanabilir sonuç Cam şişe ile kıyaslanabilir sonuç

26 Polimer nanokompozit market gelişimi

27 Elektroeğirme ve ambalaj uygulamaları

28 Elektroeğirme Polimer nanofiber üretim yöntemi nanofibers Polimer nanofiber üretim yöntemi nanofibers

29 Elektroeğirmenin Avantajları Yapısal avantajlar Mikron ve nano boyut Porozite Yüksek yüzey/hacim oranı Fonksiyonel avantajlar Kontrollü salım Isıl olmayan işlem ürünleri Azaltılmış denatürasyon Etkili enkapsülasyon Kararlı biyoaktifler Gıdada kullanıma uygun polimerler/biyopolimerler

30 Potential applications of electrospun nanofibres in general

31 Biyoaktif enkapsülasyonu Filtrasyon (gıda ve içecek) Gıda ambalajlama Gıda analizleri Elektro-eğrilmiş Nanofiberlerin Gıda Biliminde Kullanım Alanları Enzim immobilzasyonu

32 Enkapsülasyon Gıda biyoaktif bileşenlerinin ve enzimlerin karbonhidrat, protein ve lipid gibi bir duvar materyali içine mikro and nanoenkapsülasyonu Gıda biyoaktif bileşenlerinin ve enzimlerin karbonhidrat, protein ve lipid gibi bir duvar materyali içine mikro and nanoenkapsülasyonu –Enkapsülasyon etkinliğini artırmak –Isı, ışık ve depolama kararlılığını artırmak –Biyoaktiflerin kimyasal yıkımını engellemek –Kontrollü salım sağlamak –Biyoyarralılığı artırmak –İstenmeyen koku ve tatları maskelemek

33 Gallik asit enkapsülasyonu Gallik asit (%5,10,15) zein fiberlerine elektro-eğirme yöntemiyle enkapsüle edilmiştir. Gallik asit (%5,10,15) zein fiberlerine elektro-eğirme yöntemiyle enkapsüle edilmiştir. Gallik asit fenolik karakterini korumuş ve antioksidan aktivitesi elektro-eğirme sonrası muhafaza edilmiştir. Gallik asit fenolik karakterini korumuş ve antioksidan aktivitesi elektro-eğirme sonrası muhafaza edilmiştir. Neo et al Food Chem 2013, 136,

34  -karotenin enkapsülasyonu  -karoten mikro ve nanofiber zein üzerine elektro-eğirme yöntemiyle yüklenmiştir  -karoten mikro ve nanofiber zein üzerine elektro-eğirme yöntemiyle yüklenmiştir Enkapsule edilen karoten UV dalga boyuna maruz bırakıldığında dikkat çekecek biçimde oksidasyona karşı koruma sağlanmıştır Enkapsule edilen karoten UV dalga boyuna maruz bırakıldığında dikkat çekecek biçimde oksidasyona karşı koruma sağlanmıştır Fernandez et al 2009 Food Hydrocol 23:

35 Probiyotiklerin enkapsülasyonu Bifidobakterium electro-eğrilmiş PVA (Poli vinil alkol) nanofiberlerine enkapsüle edilmiştir; Bifidobakterium electro-eğrilmiş PVA (Poli vinil alkol) nanofiberlerine enkapsüle edilmiştir; –Bifidobakterium canlılığını devam ettirmiştir –Oda sıcaklığında (20  C) 40 gün, buzdolabı sıcaklığında (4  C) ise 130 gün enkaspüle edilen bakterinin canlılığı enkapsüle edilmeyene göre daha yüksek düzeyde bulunmuştur.

36 Enzim immobilizasyonu Elektro-eğrilmiş nanofiberler enzimlerin tutunabileceği (adsorpsiyon veya kovalent bağlanma) yapısal destek olarak veya immobilize enzimlerin enkapsülasyon matriksi olarak kullanılabilirler; Elektro-eğrilmiş nanofiberler enzimlerin tutunabileceği (adsorpsiyon veya kovalent bağlanma) yapısal destek olarak veya immobilize enzimlerin enkapsülasyon matriksi olarak kullanılabilirler; –Enzimlerin pH ve sıcaklık gibi çevresel koşullara dayanımı artırmak –Depolama kararlılığını artırmak –Kontrollü salım için araç (ortam) oluşturmak –Geniş yüzey ve poroziteye bağlı olarak enzim aktivitesini artırmak –İmmobilize enzimlerin katalizleme kapasitesini artırmak

37 Glikoz oksidaz (GOD) enziminin immbolizasyonu Glikoz oksidaz (oksijen tutucu) elektro-eğirme yöntemiyle PVA/kitosan/çay ekstraktı nanofiberlerine immobilize edilmiştir Glikoz oksidaz (oksijen tutucu) elektro-eğirme yöntemiyle PVA/kitosan/çay ekstraktı nanofiberlerine immobilize edilmiştir Enzim aktivitesi, antibakteriyel aktivite (E.coli and S. aureus) ve oksijen tutma yeteneği test edilmiştir. Enzim aktivitesi, antibakteriyel aktivite (E.coli and S. aureus) ve oksijen tutma yeteneği test edilmiştir. İmmobilize enzim aktivitesi %68’den daha fazla bulunmuştur İmmobilize enzim aktivitesi %68’den daha fazla bulunmuştur Elektro-eğrilmiş nanofiber membran test edildiği gıdalarda (kremalı kek ve marmelatta) % 73 düzeyinde oksijen tutma yeteneği göstermiştir Elektro-eğrilmiş nanofiber membran test edildiği gıdalarda (kremalı kek ve marmelatta) % 73 düzeyinde oksijen tutma yeteneği göstermiştir Mikrobiyel gelişme önemli düzeyde engellenmiştir (O 2 kons. <%1) Mikrobiyel gelişme önemli düzeyde engellenmiştir (O 2 kons. <%1) Ge et al. Food Control 2012, 26,

38 Elektro-eğrilmiş membranın antimikrobiyal aktivite Ge et al. Food Control 2012, 26,

39 Naofiberlerin oksijen tutma yeteneği Ge et al. Food Control 2012, 26, Kremalı kek (1.1 % O 2 ) marmelat (0.8% O 2 ) PVA PVA/CS/tea extract

40 Filtrasyon çalışması Elektro-eğirme ile elde edilmiş PET nanofiber membran elma suyu berraklaştırmada test edilmiştir Elektro-eğirme ile elde edilmiş PET nanofiber membran elma suyu berraklaştırmada test edilmiştir –Elma suyunun fiziko-kimyasal karakteristikleri konvansiyonal yolla filtre edilen elma suyu ile kıyaslanabilir düzeyde bulunmuştur –Uygulanan filtrasyon işlemi daha hızlı, basit, ekonomik ve etkindir.

41 Gıda ambalajlama Elektro-eğrilmiş nanofiberler aktif ambalajlama kullanılır; Elektro-eğrilmiş nanofiberler aktif ambalajlama kullanılır; –Geniş yüzey/hacim oranı –Çevreleyen atmosferdeki değişikliklere yüksek hassasiyet –Isıya hassas aktif bileşenlerin enkaspüslasyonu için uygunluk Elektro-eğrilmiş nanofiber bazlı sensorlerin kullanıldığı akıllı ambalajlama Elektro-eğrilmiş nanofiber bazlı sensorlerin kullanıldığı akıllı ambalajlama –Gıdanın depolama ve taşıma boyunca izlenmesi Sıcaklık dalgalanmalarının ölçülmesi ile Sıcaklık dalgalanmalarının ölçülmesi ile –Gıda kalitesi ve güvenliğini artırmak

42 Gıda ambalajlama Elektro-eğrilmiş nanofiberler çok katlı ambalaj malzemelerinde kullanım için potansiyel adaylardır; Elektro-eğrilmiş nanofiberler çok katlı ambalaj malzemelerinde kullanım için potansiyel adaylardır; –Mekanik, optik ve fonksiyonel özelliklerin geliştirilmesi –Bariyer özelliklerin (OTR &WVTR) iyileştirilmesi zein nanofiberlerinin PLA/PEO’ya eklenmesiOTR’yi 70% azaltmıştır zein nanofiberlerinin PLA/PEO’ya eklenmesiOTR’yi 70% azaltmıştır Elektro-eğrilmiş zein nanofiberleri PHBV bazlı çok katlı malzemelerde ara tabaka olarak kullanıldığında oksijen ve aroma geçirgenliği düşürülmüştür Elektro-eğrilmiş zein nanofiberleri PHBV bazlı çok katlı malzemelerde ara tabaka olarak kullanıldığında oksijen ve aroma geçirgenliği düşürülmüştür

43 Zein kaplanmış biyopolimerlerde geçirgenlik Biyopoylmer Zein kaplama zamanı min) WVP*10 15 (kgm m -2 Pa -1 s -1 ) O 2 geçirgenliği (m 3 m m -2 s -1 Pa -1 ) Limonene geçirgenliği (kg m -1 Pa -1 s -1 ) PHB07.88a7.94a6.38a b3.27b1.79b PHBV07.63ab6.77c2.92c c3.16b2.15b PLA013.6d22.12d26.2d e18.70e11.8e PET05.2b3.58b6.43a 608.3a2.35f2.51c Fabra et al 2014, Food Eng 127:1-9

44 Aktif ambalajlama çalışması Nano-ZnO, kitosan ve PVA solüsyonlarına eklenmiştir Nano-ZnO, kitosan ve PVA solüsyonlarına eklenmiştir Elektro-eğirme uygulanmış ve kitosan/nano-ZnO nanolifli kompozit membran elde edilmiştir Elektro-eğirme uygulanmış ve kitosan/nano-ZnO nanolifli kompozit membran elde edilmiştir –E.coli ve C. albicans (fungal enfeksiyon patojeni) üzerinde önemli antimikrobiyel etki elde edilmiştir –Bu çalışmaya dayanarak hızlı, basit ve hassasiyeti yüksek yöntem geliştirilebilir, gıda ambalajlamada özellikle gıda güvenliği ve raf ömrünün geliştirilmesinde kullanılabilir Wang et al 2012 Food Chem 132:

45 Aktif ambalajlama-enkapsülasyon çalışması Soya proteini izolatı (SPI) ve polietilen oksit (PEO) karışımı ve PLA allil izotiyosiyanatın (AITC, doğal antimikrobiyal)) kontrollü salımı için kullanılmıştır Soya proteini izolatı (SPI) ve polietilen oksit (PEO) karışımı ve PLA allil izotiyosiyanatın (AITC, doğal antimikrobiyal)) kontrollü salımı için kullanılmıştır AITC β-siklodekstrin içine enkapsüle edilmiş veya doğrudan fiber solüsyonuna eklenmiştir AITC β-siklodekstrin içine enkapsüle edilmiş veya doğrudan fiber solüsyonuna eklenmiştir Fibere eklenen siklodekstrin elektro-eğirme işlemi sırasında AITC’nin evaporasyonunu önlemiştir Fibere eklenen siklodekstrin elektro-eğirme işlemi sırasında AITC’nin evaporasyonunu önlemiştir AITC salımı bağıl neme bağlı olarak artmıştır AITC salımı bağıl neme bağlı olarak artmıştır Antimikrobiyel nanofiberlerin interaktif davranışları gıdaların aktif ambalajlanmasında potansiyele sahip olabilir Antimikrobiyel nanofiberlerin interaktif davranışları gıdaların aktif ambalajlanmasında potansiyele sahip olabilir Vega-lugo & Lim 2009 food res int 42:

46 AITC’nin SPI fiberlerden kontrollü salımı

47 Sonuç Elektro-eğrilmiş nanofiberler tüm gıda zincirinde potansiyel kullanım alanı bulabilir; Elektro-eğrilmiş nanofiberler tüm gıda zincirinde potansiyel kullanım alanı bulabilir; Kalite izleme Kalite izleme Gıda işleme Gıda işleme Gıda ambalajlama Gıda ambalajlama Gıda depolama Gıda depolama


"Nanoteknoloji & Nanomalzemeler Yeni Ambalaj Teknolojileri-5. Ders Prof Dr Zehra Ayhan Sakarya Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları