Kazein (Süt Proteini) Lifi

Tüm rejenere protein lifleri içerisinde en önemlisi kazein lifleridir. Kazein lifleri için hammadde olarak yağsız süt kullanılmaktadır.

Kazein proteinleri doğada sadece sütte bulunmakta ve süt proteinlerinin %80’ini oluşturmaktadır. Sütün içerisinde, süt proteini (%3.1), yağ (%4), laktoz (%5), mineraller, su (%87) bulunmaktadır. Kazein proteinleri içindeki % 55’den fazlası polar grup içerikli yani % 25.8 -COOH grubu, % 15.1 -NH2 grubu, ve % 14.6 -OH grubu içermektedir. Bu polar gruplar, kazein protein moleküllerinin hidrofilitesinin yanı sıra reaktivitesine de katkıda bulunmaktadır.

Kazein Lifinin Elde Edilmesi

Kazein lifi, yağı alınmış sütün asit ile muamele edilmesiyle elde edilmektedir. Protein koagülasyonu için asit eklenmekte ve pıhtılaştırılmaktadır. Suyu süzülüp kurutulmakta ve posası da toz haline getirilmektedir. Genellikle 30 litre kadar sütten 1 kilogram kazein elde edilmektedir. Sütten kazeinin çöktürülmesi, genellikle asit yardımıyla yapılmaktadır. Lif eldesinde kullanılacak kazein, pH 2,5’te çöktürülürse, bundan elde edilen liflerin özellikleri daha iyi olmaktadır.

Çöktürülen kazein yıkandıktan, suyu uzaklaştırıldıktan sonra kurutulmakta ve tekrar mekaniksel olarak parçalanmaktadır. Yani çözme işlemine gelen kazein kurudur. Kazein parçacıkları önce su ile iyice şişirilmekte sonra seyreltik sodyum hidroksit ilavesi yapılmaktadır. Sodyum hidroksit ile hazırlanan kazein çözeltisi genellikle %20’liktir. Daha sonra çözelti uygun viskoziteye ulaşana kadar olgunlaşmaya bırakılmakta, filtre edilmekte ve havası giderilmektedir.

Lif çekimi ile uygun viskoziteye gelinceye kadar olgunlaştırılan çözelti, filtre edilip hava kabarcıklarından tamamen kurtarıldıktan sonra düzelerden geçirilerek asidik bir banyo içerisine fışkırtılır. Lif çöktürme banyosunda H2SO4, formaldehit ve bol miktarda (200 g/lt) glikoz bulunmaktadır. Ancak bu şekilde elde edilen lifler, özellikle ıslanınca aşırı derecede şişmekte ve dayanımları da çok düşmektedir. Diğer taraftan kuru lifler de gevrek ve kırılgan bir yapıya sahiptir.

Rejenere protein liflerinin bu olumsuz özelliklerini gidermek için yapılan işleme “sertleştirme” denilmektedir. Sertleştirmenin esasını, liflerde makromoleküller arasında kovalent köprü bağları meydana getirilmesi oluşturmaktadır. Bunun için en fazla kullanılan bileşik, formaldehittir. Formaldehit, kazein makromoleküllerindeki amino ve amid gruplarıyla tepkimeye girerek metilen köprüleri oluşturabileceği gibi, peptid bağlarındaki imino gruplarıyla veya serin köklerindeki hidroksil grupları ile de tepkimeye girebilmektedir. Sertleştirme işlemi %10 alüminyum sülfat, %10 sodyum sülfat ve %5 formaldehit içeren 60 °C’deki banyodan gergin vaziyette geçirilerek yapılmaktadır. İşlem süresi 2 dakika kadar olup bu sırada liflere %2 kadar formaldehit bağlanmaktadır.

Şekil 1. 6. Kazein liflerinin boyuna görünüş ve enine kesit şekli

Kazein Lifinin Fiziksel Özellikleri

• Kazein lifinin olduğu ve üstünde belli belirsiz çizgilerin bulunduğu küçük çukurcuklar mevcuttur.
• Kazein lifleri, ipeksi bir tutum, zarif bir parlaklık, mükemmel aşınma dayanımı ve nem geçirgenliği özelliklerine sahiptir.
• Yüne çok benzemesine rağmen daha az dayanıklıdır ve ıslandığında dayanıklılığı daha da azalmaktadır.
• Yün kadar sağlam ve esnek değildir.
• Güvelere karşı dayanıklıdır, bu durum formaldehit uygulamasından kaynaklanmaktadır.
• Kazein lifleri rutubeti kolaylıkla absorbe eder. Lifler su içerisinde şişer ve yumuşama yapar.
• Kazein lifleri ısıtıldıkları zaman yumuşamakta, 100 °C’de ısıtılmaya devam edilirse de gevşemeye ve sararmaya başlamaktadır. 150 °C’nin üstünde ise dekompoze olmaktadır.
• Kazein lifleri havada ve açık alevde yavaş yanma özelliğine sahiptir.
• Yakıldığında erimekte ve yanık süt kokusu duyulmaktadır.
• Tutuşması ve yanması yüne benzemekle birlikte gün ışığına karşı oldukça dayanıklıdırlar.
• Rezilyans özellikleri bakımından ise yüne benzemektedir, sıcaklığı iyi iletmez, dielektrik özelliği de iyi değildir.
• Antistatik özellikleri PET, PA ve ipek lifleri ile kıyaslandığında daha az statik elektriklenme gösterir.

Kazein Lifinin Kimyasal Özellikleri

• Amino ve karboksil gruplarının varlığından dolayı amfoter karakter göstermektedir.
• Zayıf asitlere karşı dayanıklıdır fakat yünle karşılaştırıldığında asitlere karşı duyarlılığı daha fazladır.
• Yün lifinde olduğu gibi alkalilere karşı hassastır. Sodyum bikarbonat ve disodyum hidrojen fosfat gibi hafif alkalilerin, düşük sıcaklıklarda çok az etkisi olmaktadır. Kostik soda veya sodyum karbonat gibi kuvvetli alkaliler ise lifte şiddetli şişmeye neden olmakta ve böylelikle elyaf parçalanmaktadır.

T.C.
ERCİYES ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Hazırlayan: Tuğba SİNAN
Danışman: Doç. Dr. Muhammed İbrahim BAHTİYARİ
Yüksek Lisans Tezi
Ocak 2019 KAYSERİ