İyot tayinine dayalı yenilikçi bir elektrokimyasal sistemle zedelenmiş nişasta miktarının grafen temelli elektrotlar üzerinde tespit edilmesi


TAPAN N. A. (Yürütücü)

Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2018 - 2022

  • Proje Türü: Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje
  • Başlama Tarihi: Haziran 2018
  • Bitiş Tarihi: Ocak 2022

Proje Özeti

Türkiye dünya buğday ekim alanlarının %3,5’ine sahip olup , buğday ekim alanları kendi tarım alanlarının %33’ünü oluşturmaktadır. Ve aynı zamanda gıda olarak Türkiye’de buğday tüketimi on yıl öncesine göre kıyaslandığında yaklaşık 1,5 milyon ton artarak , tüm buğday tüketiminin yaklaşık %85’i olarak 16 milyon ton’a ulaşmıştır. Bu veriler buğdayın ve buğday işlendikten sonra elde edilen unun kalitesinin ne derecede önemli olduğunu göstermektedir (Türkiye İstatistik Kurumu ,2016; Toprak Mahsulleri Ofisi Genel Müdürlüğü ,2016). Gıda ürünlerinde çok önemli bir yer teşkil eden unun istenilen son ürüne göre hazırlanması gerekmektedir. Undan elde edilecek hamurun dolayısıyla son ürünün kalitesini etkileyen çok önemli bir kriter buğdayın öğütülmesi sırasında oluşan zedelenmiş nişasta oranıdır. Zedelenmiş nişasta oranının az ya da fazla olması örneğin ekmek gibi son üründe görünür kalite bozukluklarına neden olur. Onun için öğütme işlemi sırasında zedelenmiş nişasta oranının istenilen seviyede tutulabilmesi için güvenilir ve hızlı tayin yöntemlerine ve bu yöntemlerin kolaylıkla uygulanabileceği cihazlara ihtiyaç vardır. Günümüzde analiz yöntemleri için yapılan harcamaların gıda endüstrisinin kalite kontrol ve değerlendirme için harcadığı paranın karının %1-2’sine ulaştığı bilinmektedir. Bu tür tayin cihazları ve teknikleri ayrıca un değirmenlerinin istenilen kaliteye , standarta göre ya da zedelenmiş nişasta oranının ayarlanarak uygun kalitede un elde edilmesi için çalışma verimini arttırıcı ve özellikle değirmen işlemi sırasındaki elektrik enerjisi maliyetinin düşürülmesinde faydalı olacaktır. Dolaylı olarak tabi ki enerji harcamasındaki düşüş, enerji üretiminin çevre ve iklim üzerindeki baskısını azaltacaktır. Dolayısıyla undaki zedelenmiş nişasta tayini ile un üretimindeki enerji tüketiminde oldukça yakın bir ilişki vardır. Zedelenmiş nişasta tayininde en etkin metotlardan biri alfa amilaz ile hidrolize girebilecek un içindeki nişastanın yüzdesinin tayinine dayanan enzimatik metot olmasına rağmen bu metot ne yazık ki zor ve uzun bir prosedüre dayanır. Buna karşın çok daha kolay ve pratik olan amperometrik metot rahatça kullanılabilir. Piyasada amperometrik metotla zedelenmiş nişasta tayini yapan farklı cihazlar mevcuttur. Amperometrik yol ile tayin, un tarafından soğrulan iyotun un içindeki nişasta zedelenmesi ile orantısına ve zedelenmiş nişastanın iyot ile yaptığı etkileşiminin, iyodür iyonunun elektrolit içinde yaptığı elektrokimyasal tepkimeye etkisine dayalıdır. Genellikle amperometrik cihazlar , detektör elektrot , karıştırıcı ve örneğin ısıtıldığı ve tepkimenin gerçekleştiği hazneden oluşmaktadır. Ölçümler, amperometrik dedektör, ısıtıcı rezistans ve karıştırıcı reaksiyon haznesine daldırılmasıyla yapılabilir. Amperometrik detektör genellikle dört elektrottan oluşmaktadır. Bunlardan ikisi iyot üretimini ikisi de iyot ölçümünü ve sıcaklık ölçümünü sağlar. Şu aşamada zedelenmiş nişasta tayini yabancı menşeili firmaların geliştirdiği amperometrik cihazlar ile yapılmaktadır. Ölçüm süresi 7 ile 10 dakika arasında değişmektedir. Ve aynı zamanda analiz başına kullanılan kimyasallar oldukça fazladır. Bu projede amacımız amperometrik yöntemi kullanan bu tür cihazların yerini alabilecek daha az kimyasal kullanan ve daha hızlı analiz sağlayan döner damlacıklı sistemleri geliştirmek , Türkiye’de gıda endüstrisinde önemli bir yer tutan unun üretimindeki zorlukları azaltıp, zaman ve kimyasal kayıplarının düşürülmesini sağlamaktır. Bu projede, tasarlanacak yenilikçi grafen temelli elektrota dayalı baskı devre elektrot düzeneği ve döner damlacık halinde ,ml seviyesinde daha az kimyasal (elektrolit) kullanımı sayesinde, öğütme işlemi sırasındaki zedelenmiş nişasta oranı ölçüm süresini dakikaların altına düşürmek ve grafen tabanlı elektrot üzerinde iyot nişasta etkileşim mekanizmasının incelenmesi hedeflenmektedir.