dc.contributor.advisor | Aksu, Zümriye | |
dc.contributor.author | Tabak, Nurcan | |
dc.date.accessioned | 2017-02-22T07:42:22Z | |
dc.date.available | 2017-02-22T07:42:22Z | |
dc.date.issued | 2017 | |
dc.date.submitted | 2017-01-25 | |
dc.identifier.citation | Tabak, N., Çay Bitkisinden Ekstraksiyon Yöntemiyle Kafein Eldesinin Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2017 | tr_TR |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/3202 | |
dc.description.abstract | In this thesis study, the rates and yields of caffeine extraction from tea fiber, exposed as a waste in tea factories with no economic value, brewed tea pulp waste and packed tea (black tea) was compared in a batch stirred system and soxhlet extractor.
In the first part of studies the effects of solid/liquid ratio, temperature, stirring rate, type of solvent; addditionaly the effect of particle size range for packet tea on the rate and yield of caffeine production were examined in the batch stirred extractor with three types of tea. For soxhlet extraction only the effects of solid/liquid ratio and type of solvent on the caffeine extraction rate and yield were investigated.For all the teas, kinetic constants were determined by using second-order kinetic model in batch stirred system extraction and by using first-order kinetic model in soxhlet extraction. The highest caffeine extraction rates and yields for each type of tea were found at 50:1 liquid/solid ratio, at 60°C, at 140 rpm with water solvent in the batch stirred extraction. In these working conditions the highest caffeine extraction yields were found as 2,66% (26,57 mg caffeine/g dry tea fiber) for tea fiber, 2,35% (23,54 mg caffeine/g dry brewed tea pulp waste) for brewed tea pulp waste and 4,65% (46,47 mg caffeine/g dry packet tea) for packet tea, respectively.In soxhlet extraction studies the maximum caffeine extraction rates and yields for each type of tea were found at 50:1 liquid/solid ratio, with water solvent at its boiling temperature. In these working conditions the highest caffeine extraction yields were found as 2,69 (26,91 mg caffeine/g dry tea fiber) for tea fiber, 2,4 % (24,04 mg caffeine/g dry brewed tea pulp waste) for brewed tea pulp waste and 4,7% (47,02 mg caffeine/g dry packet tea) for packet tea, respectively.
In batch stirred extraction the combined effects of stirring rate, temperature, liquid/solid ratio and extraction time on the amount of caffeine extracted from per unit dry weight of tea were analyzed by using Response Surface Methodology. Second-order quadratic polynomial equations giving the amount of caffeine extracted from per unit dry weight of tea for each tea type were found and three dimensional response curves were obtained. The results of proposed models were evaluated statistically by ANOVA test. | tr_TR |
dc.description.tableofcontents | ÖZET i
SUMMARY iii
TEŞEKKÜR v
İÇİNDEKİLER vi
ÇİZELGELER ix
ŞEKİLLER xiv
SİMGELER VE KISALTMALAR xxi
Simgeler xxi
1. GİRİŞ 1
2. TEMEL BİLGİLER 3
2.1. Çay 3
2.1.1. Çay Tipleri 4
2.1.1.1. Yeşil Çay 4
2.1.1.2. Oolong Çay 4
2.1.1.3. Beyaz Çay 5
2.1.1.4. Siyah Çay 5
2.1.2. Çayın Bileşenlerinin Kimyası 6
2.1.2. Çay Teknolojisi 8
2.1.3.1. Soldurma İşlemi 8
2.1.3.2. Kıvırma İşlemi 9
2.1.3.3. Fermantasyon Aşaması 10
2.1.3.4. Kurutma İşlemi 10
2.2. Kafein 11
2.2.1. Kafeinin Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri 13
2.2.2. Kafeinin Kullanım Alanları 16
2.2.3. Kafeinin İnsan Sağlığına Etkileri 17
2.2.4. Kafeinin Üretimi 18
2.2.4.1. Sentetik Yöntemlerle Kafein Üretimi 18
2.2.4.2. Bitkisel Kaynaklardan Kafein Üretimi 20
2.2.4.2.1. Kahveden Kafein Üretimi 20
2.2.4.2.2. Çay Atıklarından Kafein Üretimi 21
2.2. Ekstraksiyon 24
2.3.1. Kesikli Sistem Ekstraksiyonu 27
2.3.2. Soksalet Sistem Ekstraksiyonu 27
3. DENEY SİSTEMİNİN MATEMATİKSEL TANIMLANMASI 29
3.1. Ekstraksiyonla Kafein Eldesinin Matematiksel Tanımlanması 29
3.1.1. Çaydan Ekstrakte Edilebilen Kafein Kapasitesi (q) 29
3.1.2. Başlangıç Ekstraksiyon Hızı 29
3.1.3. Ekstraksiyon Verimi 29
3.1.4. Ekstraksiyon Kinetiğinin Tanımlanması 30
3.1.4.1. Birinci Derece Kinetik Model 30
3.1.4.2. İkinci Derece Kinetik Model 30
3.2. Kafeinin Eldesinin Optimizasyonu: Yanıt Yüzey Metodu 31
4. DENEY SİSTEMİ VE YÖNTEMLERİ 35
4.1. Kesikli Sistem Ekstraksiyon Çalışmaları 35
4.1.1. Materyal 35
4.1.2. Deney Sistemi 35
4.1.3. Analiz Yöntemleri 37
4.1.3.1. Kafein Derişimi Tayini 37
4.1.3.2. FTIR ve TGA ve DSC Analizleri 37
5. DENEYSEL SONUÇLAR 38
5.1. Çay Lifi Çalışmaları 38
5.1.1. Kesikli Karıştırmalı Sistem Ekstraksiyonu Çalışmaları 38
5.1.1.1. Sıvı/Katı Oranı (S/K)’nın Etkisi 38
5.1.1.2. Sıcaklığın Etkisi 43
5.1.1.3. Karıştırma Hızının Etkisi 46
5.1.1.4. Çözücünün Etkisi 50
5.1.2. Soksalet Sistem Ekstraksiyonu Çalışmaları 54
5.1.2.1. Sıvı/Katı Oranı (S/K)’nın Etkisi 54
5.1.2.2. Çözücünün Etkisi 58
5.2. Demlenmiş Çay Posası Atığı (DÇPA) Çalışmaları 62
5.2.1. Kesikli Karıştırmalı Sistem Ekstraksiyonu Çalışmaları 62
5.2.1.1. Sıvı/Katı Oranı (S/K)’nın Etkisi 62
5.2.1.2. Sıcaklığın Etkisi 68
5.2.1.3. Karıştırma Hızının Etkisi 73
5.2.1.4. Çözücünün Etkisi 78
5.2.2. Soksalet Sistem Ekstraksiyonu Çalışmaları 83
5.2.2.1. Sıvı/Katı Oranı (S/K)’nın Etkisi 83
5.2.2.2. Çözücünün Etkisi 88
5.3. Paket Çay Çalışmaları 92
5.3.1. Kesikli Karıştırmalı Sistem Ekstraksiyonu Çalışmaları 92
5.3.1.1. Tanecik Boyut Aralığının Etkisi 92
5.3.1.2. Sıvı/Katı Oranı (S/K)’nın Etkisi 96
5.3.1.3. Sıcaklığın Etkisi 100
5.3.1.4. Karıştırma Hızının Etkisi 104
5.3.1.5. Çözücünün Etkisi 108
5.3.2. Soksalet Sistem Ekstraksiyonu Çalışmaları 112
5.3.2.1. Sıvı/Katı Oranı (S/K)’nın Etkisi 112
5.3.2.2. Çözücünün Etkisi 116
5.4. Optimizasyon Çalışmaları: Yanıt Yüzey Metodu (RSM) 120
5.4.1. Çay Lifinden Kesikli Karıştırmalı Sistem Kafein Ekstraksiyonu Optimizasyon Çalışmaları 120
5.4.2. Demlenmiş Çay Posası Atığından Kesikli Karıştırmalı Sistem Kafein Ekstraksiyonu Optimizasyon Çalışmaları 128
5.4.3. Paket Çaydan Kesikli Karıştırmalı Sistem Kafein Ekstraksiyonu Optimizasyon Çalışmaları 135
6. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 142
REFERANSLAR 153
EKLER 159
ÖZGEÇMİŞ 169 | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Çay lifi | tr_TR |
dc.subject | Demlenmiş çay posası atığı | |
dc.subject | Paket çay (siyah çay) | |
dc.subject | Kafein | |
dc.subject | Kesikli karıştırmalı ekstraksiyon | |
dc.subject | Soksalet ekstraksiyonu | |
dc.subject | Birinci derece kinetik | |
dc.subject | İkinci derece kinetik | |
dc.subject | Yanıt Yüzey Metodu (RSM) | |
dc.title | Çay Bitkisinden Ekstraksiyon Yöntemiyle Kafein Eldesinin Optimizasyonu | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Bu tez çalışmasında ekonomik değer taşımayan ve çay fabrikalarında atık olarak çıkan çay lifindeki, demlenmiş çay posası atığındaki ve işlenmiş paket çay(siyah çay)daki kafeinin kesikli karıştırmalı ve soksalet ekstraksiyonları ile hız ve verimlilik açısından karşılaştırılmıştır.
Çalışmaların ilk kısmında her üç çayla kesikli karıştırmalı sistem ekstraksiyonunda S/K oranının, sıcaklığın, karıştırma hızının, çözücü türünün ve paket çay da ayrıca tanecik boyut aralığının; soksalet ekstraksiyonunda ise S/K oranının ve çözücü türünün kafein eldesinin hız ve verimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Tüm çaylar için kesikli karıştırmalı sistem ekstraksiyonunun ikinci dereceden, soksalet ekstraksiyonunun ise birinci dereceden kinetik modellemesi yapılarak kinetik sabitler bulunmuştur. Kesikli sistem ekstraksiyon çalışmalarında her bir çay için en yüksek kafein özütleme hız ve verim değerleri S/K 50:1 oranında, 60°C sıcaklıkta, 140 rpm karıştırma hızında ve suyun çözücü olarak kullanıldığı koşullarda elde edilmiştir. Bu koşullarda çay lifinden, demlenmiş çay posası atığından ve paket çaydan en yüksek kafein özütleme verimleri sırasıyla %2,66 (26,57 mg kafein/g kuru çay lifi), %2,35 (23,54 mg kafein/ g kuru demlenmiş çay posası atığı) ve %4,65 (46,47 mg kafein/g kuru paket çay) olarak saptanmıştır. Soksalet ekstraksiyonu çalışmalarında ise her bir çay için en yüksek kafein ekstraksiyon hız ve verim değerleri kaynama sıcaklığındaki suyun çözücü olarak kullanıldığı ve S/K oranının 50:1 olduğu koşullarda bulunmuştur. Bu koşullarda çay lifinden, demlenmiş çay posası atığından ve paket çaydan en yüksek kafein özütleme verimleri sırasıyla %2,69 (26,91 mg kafein/g kuru çay lifi), %2,4 (24,04 mg kafein/g kuru demlenmiş çay posası atığı) ve % 4,7 (47,02 mg kafein/g kuru paket çay) olarak saptanmıştır.
Kesikli karıştırmalı sistemde, bağımsız değişkenler olarak seçilen karıştırma hızı, sıcaklık, sıvı/katı oranı ve zamanın birim kuru çay kütlesi başına elde edilen kafein miktarına ortak etkileri Yanıt Yüzey Metodu (RSM) kullanılarak incelenmiştir. Her bir çay örneği için dengede birim çay kütlesi başına ekstrakte edilen kafein miktarını verecek ikinci dereceden quadratik polinom eşitlikler bulunarak sistemin üç boyutlu yanıt yüzey eğrileri elde edilmiştir. Önerilen modele ait sonuçlar ANOVA testi yapılarak istatistiksel açıdan da değerlendirilmiştir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Kimya Mühendisliği | tr_TR |