Αξιοποίηση βιομάζας στην ανάπτυξη φιλμ χιτοζάνης με χρήση βαθέως ευτηκτικών διαλυτών

Χρόνη, Αντωνία; Chroni, Antonia

dc.contributor.author	Χρόνη, Αντωνία	el
dc.contributor.author	Chroni, Antonia	en
dc.date.accessioned	2025-04-14T06:25:13Z
dc.date.available	2025-04-14T06:25:13Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61737
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29433
dc.rights	Default License
dc.subject	Φιλμ	el
dc.subject	Χιτοζάνη	el
dc.subject	Άγριο Τριαντάφυλλο	el
dc.subject	Βιομάζα	el
dc.subject	Εκχύλιση	el
dc.subject	Films	en
dc.subject	Chitosan	en
dc.subject	Wild Rose	en
dc.subject	Biomass	en
dc.subject	Extraction	en
dc.title	Αξιοποίηση βιομάζας στην ανάπτυξη φιλμ χιτοζάνης με χρήση βαθέως ευτηκτικών διαλυτών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πράσινη Χημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-02
heal.abstract	Η Πράσινη Χημεία αναφέρεται στον σχεδιασμό χημικών διεργασιών με στόχο τη μείωση των επικίνδυνων ουσιών. Η παρούσα διπλωματική εργασία βασίζεται στις αρχές της Πράσινης Χημείας, καθώς στοχεύει στην παρασκευή βιοσυμβατών φιλμ χιτοζάνης, ως μία πράσινη εναλλακτική στη χρήση της πλαστικής εμπορικής μεμβράνης για την επικάλυψη τροφίμων. Η χιτοζάνη είναι ένας κατιοντικός πολυσακχαρίτης ο οποίος προέρχεται από τη μερική αποακετυλίωση της χιτίνης. Στην παρούσα μελέτη ο διαλύτης ο οποίος χρησιμοποιήθηκε ανήκει στην κατηγορία των Φυσικών Βαθέως Ευτηκτικών Διαλυτών (NaDES) και αποτελείται από βεταΐνη και DL-γαλακτικό οξύ σε αναλογία 1:2. Ο όρος NaDES αναφέρεται σε διαλύτες που αποτελούνται από φυσικά υλικά, ένα δέκτη (ΗΒΑ) και ένα δότη δεσμού υδρογόνου (ΗΒD), τα οποία σε συγκεκριμένη αναλογία εμφανίζουν πολύ χαμηλό σημείο τήξης. Πέρα από διαλύτης, ο NaDES για το φιλμ λειτουργεί ως πλαστικοποιητής της χιτοζάνης. Επιπλέον, στην παρούσα εργασία αξιοποιήθηκε βιομάζα από τον καρπό άγριου τριαντάφυλλου (Rosa Canina L.). Αυτός ο τύπος βιομάζας είναι βιομηχανικό παραπροϊόν, και η αξιοποίησή του ενισχύει τη βιωσιμότητα της διεργασίας, προωθώντας τις αρχές της κυκλικής οικονομίας. Στόχος της χρήσης της βιομάζας είναι η παραλαβή της λιγνίνης η οποία μπορεί να αποδώσει στα φιλμ βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες. Ο τρόπος αξιοποίησής της βιομάζας έγινε μέσω της εκχύλισής της, με διαλύτη εκχύλισης τον NaDES και με χρήση υπερήχων. Η εκχύλιση με χρήση υπερήχων είναι μία μη συμβατική μέθοδος εκχύλισης η οποία προσδίδει στο σύστημα υψηλά ποσά ενέργειας και επιταχύνει τη διαδικασία. Ειδικότερα, στην παρούσα μελέτη παρασκευάστηκαν τρία διαφορετικά φιλμ που περιείχαν χιτοζάνη ιξώδους 20-100 mPa∙s και διέφεραν μεταξύ τους ως προς τη μάζα της προστιθέμενης βιομάζας προς εκχύλιση, συγκεκριμένα προστέθηκαν 202,8, 405,6 και 608,4 g στο κάθε δείγμα. Ακόμη, παρασκευάστηκε και ένα φιλμ που περιείχε χιτοζάνη ιξώδους 200-600 mPa∙s και αρχική βιομάζα 202,8 g. Τα φιλμ αυτά χαρακτηρίστηκαν ως προς τη μάζα, το πάχος, τη διαπερατότητα σε υδρατμούς και την αντοχή σε δοκιμές συμπίεσης και θραύσης. Ορισμένα από τα χαρακτηριστικά αυτά συγκρίθηκαν και με τα αντίστοιχα που εμφάνισε η εμπορική μεμβράνη επικάλυψης τροφίμων. Αναλυτικότερα, οι τιμές μάζας των φιλμ κυμαίνονται μεταξύ 0,2641-0,2812 g και οι τιμές πάχους μεταξύ 0,078-0,095. Ενώ η διαπερατότητά τους σε υδρατμούς (WVP) είναι μεταξύ 3,08∙10-11-6,08∙10-11 𝑔��/ 𝑚��∙𝑠��∙𝑃��𝑎�� για τη μελέτη των πρώτων ωρών και μεταξύ 3,02∙10-11-4,36∙10-11 𝑔��/𝑚��∙𝑠��∙𝑃��𝑎�� για τη μελέτη των επόμενων ημερών. Από την ανάλυση υφής των φιλμ κατά τη δοκιμή συμπίεσης υπολογίστηκαν τιμές προσκολλησιμότητας μεταξύ 0,037-0,101 N∙s, συνεκτικότητες μεταξύ 0,9970-1,0612, ελαστικότητες μεταξύ 0,9996-1,0052 και ανθεκτικότητες μεταξύ 0,3591-0,4942. Κατά τη δοκιμή θραύσης καταγράφηκαν τιμές σκληρότητας μεταξύ 3,167-10,096 N και ευθραυστότητες από 13,562 mm έως >20,000 mm. Η εμπορική μεμβράνη εμφάνισε χαμηλότερη διαπερατότητα σε υδρατμούς από τα φιλμ, ενώ είχε μικρότερη προσκολλησιμότητα, μεγαλύτερη συνεκτικότητα, παρεμφερή ελαστικότητα, μικρότερη ανθεκτικότητα καθώς και μικρότερη σκληρότητα και ευθραυστότητα από τα περισσότερα φιλμ. Έπειτα, τα φιλμ με τα πιο ικανοποιητικά χαρακτηριστικά εφαρμόστηκαν για την επικάλυψη τροφίμων. Το φιλμ το οποίο απορρίφθηκε ήταν αυτό με τη χιτοζάνη 20-100 mPa∙s και την τριπλάσια ποσότητα βιομάζας, δηλαδή 608,4 g. Συγκεκριμένα, επικαλύφθηκαν κομμάτια ψωμιού, τοματίνια ολόκληρα και τοματίνια κομμένα μέσα σε vial και μελετήθηκαν μέσω καθημερινής ζύγισης κατά το πέρας 10 ημερών. Τα τρία διαφορετικά φιλμ εμφάνισαν κοντινές απώλειες μάζας των τροφίμων, χαμηλότερες από τα τρόφιμα χωρίς επικάλυψη αλλά υψηλότερες από τα τρόφιμα επικαλυμμένα με την εμπορική μεμβράνη. Τέλος, έγιναν δοκιμές για τον υπολογισμό της διαλυτότητας των φιλμ στο νερό και της βιοαποικοδομησιμότητάς τους, αφού πρώτα συνυπολογίστηκε η απώλεια της μάζας που προκαλείται από τη διαβροχή και έκπλυση που λαμβάνει χώρα κατά τη μελέτη της βιοαποικοδομησιμότητας. Οι διαλυτότητες των φιλμ στο νερό που σημειώθηκαν κυμαίνονται μεταξύ 6,14-30,89%. Η βιοαποικοδομησιμότητα υπολογίστηκε για το φιλμ χιτοζάνης 20-100 mPa∙s και διπλάσιας αρχικής ποσότητας βιομάζας ίση με 405,6 g και για το φιλμ χιτοζάνης 200-600 mPa∙s και μονής ποσότητας βιομάζας ίση με 202,8 g. Ύστερα από μία μέρα η βιοαποικοδομησιμότητα βρέθηκε ίση με 17,67 και 5,12%, ενώ για τη δεύτερη μέρα ίση με 40,31 και 29,41% για το κάθε φιλμ αντίστοιχα.	el
heal.advisorName	Detsi, Anastasia	en
heal.committeeMemberName	Topakas, Evangelos	en
heal.committeeMemberName	Vouyiouka, Stamatina	en
heal.committeeMemberName	Detsi, Anastasia	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	94 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false