TAVUK TÜYÜ VE ÖZELLİKLERİ

Tavuk Tüyü ve Özellikleri

Dallı ve hiyerarşik bir yapıya sahip olan tavuk tüyü basitçe 3 kısımdan oluşmaktadır: rachis adı verilen tüy sapı, tüy sapından dallanarak barbs olarak isimlendirilen sakal kısmı ve bu sakallardan çıkarak barbules diye tanımlanan küçük çengeller. Kuş tüylerinin merkez sapından dallanan sakallardan oluşmuş telek şeklindeki kısmı tüylerin birincil yapısı olarak adlandırılmıştır.

Barbs olarak isimlendirilen birbirine yakın tüycükler ve üzerindeki barbules denilen daha küçük tüycükler tüylerin ikincil yapısını, bu tüycüklerle üzerindeki çengeller ise üçüncül yapısını oluşturmaktadır (Şekil 3.1)

İçyapı itibariyle kuş tüyleri sap kısmı odacıklar şeklinde gözeneklerden oluşmuştur. Şekil 3.2’de tüy sapının içyapısı görülmektedir.

Bazı araştırmacılar farklı kuşların tüylerinin yapısını ve özelliklerini araştırarak sap yapılarının benzerlik oluşturduğunu vurgulamışlardır. Tavuklarda tüy sapının uzunluğu yerleşimine bağlı olarak değişiklik göstermekte, çapı ise uzunluğuna bağlı olarak değişmektedir (Şekil 3.3).

Sakal olarak isimlendirilen tüylerden dallanmış yapılar tüylerin ikincil kısmını oluşturur. Birbirine çok yakın vaziyette bulunan küçük tüyler küçük çengellerle birbirine bağlı durumdadır. Bu çengellerde tavuk tüylerinin üçüncül yapısını oluştururlar. Şekil 3.4.’te kontur tüylerinin tipik yapısı verilmiştir.

Daha önce yapmış olduğumuz çalışmalara göre tavuktan alınan tüy miktarının tavuğun ortalama ağırlığının yaklaşık olarak %5’ni oluşturduğu, tüyün sap ve “sakal” kısmının ağırlık açısından oranlarının yaklaşık olarak 50:50 olduğu, barbs tüycüklerinin uzunluğunun 1,0…3,5cm arasında, üçte ikisinin uzunluğunun ise 1,0…2,4 cm arasında değiştiği belirlenmiştir.

SEM analizinde incelenmiş olan barbs tüycüklerinin her birinin teleksi formda tavuk tüyüne benzediği ve odacıklı içyapıya sahip olduğu görülmektedir (Şekil 3.5).

Barbules tüycüklerinin uç kısmı bir kancayı andırmaktadır. Bu kancaya benzer yapı sayesinde dallanmış formda olan yapılar birbirinin arasına geçerek yapıyı bir arada tutar (Şekil 3.6.),

Tavuk tüylerinin ikincil yapısını oluşturan sakalsı yapıları sap kısmından ayrıştırarak life dönüştürmek mümkündür. Ancak sap kısmı için aynı şey söylenemez. Oldukça kaba olan sap kısmı tekstilde kullanım açısından elverişli değildir. Fakat ikincil yapıyı teşkil eden ve barbs olarak isimlendirilen belli mekanik özelliklere ve uzunluğa sahip tüycükler protein lifleri olarak kullanım açısından elverişlidir.

Tavuk Tüyünden Lif Elde Edilmesi Perspektifi

Tavuk tüyünden sakalsı kısmın mekanik kesme yoluyla sap kısmından ayrıştırılması sonucu elde edilen lifsi yapı şartı olarak tavuk tüyü lifleri şeklinde tanımlanmıştır. Literatürde doğal bir protein lifi olan tavuk tüyü lifinin morfolojik ve fiziksel özellikleri ile ilgili çalışmalar yeterince çoktur.

Tavuk tüyü lifleri sahip oldukları özelliklerden dolayı kıymetlidir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda bu liflere olan rağbet artmış, birçok araştırmacı da çalışmalarında bu liflere yer vermiştir. Tüylerden lif elde edilmesine yönelik makine geliştirilmesi ile ilgili bazı çalışmalar da mevcuttur. Geliştirilmiş olan makinelere patentler bile alınmıştır. Fakat buna rağmen tüylerden lif elde edilmesi konusunda henüz ticari anlamda bir gelişim söz konusu değildir.

Ekonomik açıdan dikkate alındığında tavuk tüyü lifleri son derece düşük maliyetli (yaklaşık olarak 0,001$/kg), ekolojik ve kolay ulaşılabilen olması suretiyle yenilenebilen doğal protein malzemesidir. Dünyada her yıl yaklaşık 15 mln. ton tavuk tüyü beyaz et üretiminde atık olarak ortaya çıkmakta ve bu rakamın hızla arttığı görülmektedir. Bunların üzerine bir de yumurta tavuklarının yumurtlama döneminin sonunda, yumurta veriminin ve kalitesinin arttırılması ve eldeki popülasyondan daha ekonomik yararlanma sağlamak için üreticilerin döktürdüğü tavuk tüyleri de ilave edildiğinde, rakamın daha da arttığı görülecektir.

Elde olunan tavuk tüylerinin bir kısmının protein yemi üretimi, inşaat sektörü (betona karıştırarak), kompozit paneller üretimi gibi farklı amaçlar için kullanımı bulunmaktadır. Bununla birlikte tavuk tüylerinin önemli bir kısmı atığa ayrılmaktadır. Dünya çapında her sene ortalama 4 mln. ton tavuk tüyü atılmaktadır. Sadece Türkiye’de yılda yaklaşık 30 bin ton tavuk tüyü atık olarak ayrıştırılmaktadır ve kimyasal açıdan dayanıklı olduğu için doğada son derece güç indirgenen bu malzeme gömülmekte veya yakılmaktadır.

Atıkların yok edilmesinde kullanılan yakma, gömme ve gübreye dönüştürme yöntemlerinin her biri çevreye ciddi zararlar vermektedir. Kanatlı atıklarının yakma yöntemi kullanılarak yok edilmesi hava kirliliğine neden olurken, bu atıkların gömülmesi de toprak kirliliğinin artmasına ve toprak veriminin düşmesine sebep olmaktadır. Eğer bu malzeme lif üretiminde kullanılabilseydi

1. a) Türk sanayisi her sene fonksiyonel olarak kullanılabilir 10 bin tondan fazla kıymetli protein lifi elde edebilirdi,
2. b) Çevre kirliliğine neden olan etkenlerden birisi ortadan kaldırılabilirdi,
3. c) Tavuk tüylerinin yakılması veya gömülmesi için sarf edilen masraflar ortadan kalkardı.

Bütün bu hususlar dikkate alındığında tavuk tüyünün sanayiye kazandırılmasının ne kadar önemli olduğu ortaya çıkmaktadır.

Tavuk Tüyü Liflerinin Özellikleri

Tavuk tüyü liflerinin yapısal, mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerine dair literatürde yapılmış çalışmalar vardır. Aşağıda bu çalışmaların özetleri verilmiştir.

Tavuk Tüyü Liflerinin Yapısal ve Fiziksel Özellikleri

Tavuk tüyü liflerinin yapısal özelliklerinin araştırılması konusunda yapılan bir çalışmada söz konusu liflerin SEM analizi sonucu çap değerlerinin 5…50µm aralığında değiştiği görülmüştür. Bir başka araştırmacı tarafından yapılan ölçümlerde ise tavuk tüyü lif çapının 6 mikron ve lif uzunluğunun ise 8mm civarında olduğu tespit edilmiştir. Dweib ve ekip arkadaşları yapmış oldukları analizlerde ise lif uzunluğunun 3…13cm arasında, çap değerlerinin ise 6…8 µm arasında olduğunu görmüşlerdir. Bir başka çalışmada Barone ve Schmidt tavuk tüyü liflerinin çap değerinin yaklaşık 5 µm olduğu belirtilmiştir.

Literatürde tavuk tüyü liflerinin uzunluğunun 3-13mm olduğu belirtilse de bu değer 4,5 cm’e kadar çıkabilir. Lifler telek şeklinde olup mikro gözenekli içyapıya sahiplerdir. Bu ise bahsedilen liflere çok önemli yalıtım özellikleri kazandırmaktadır. Tavuk tüyü liflerinin uzunluğunun geniş bir aralıkta değişmesinin nedeni sadece tavukların yaşına göre tüylerinin farklı büyüklükte olması değildir. Aynı tür tavukların farklı vücut bölgelerinden alınan tüyler de uzunluk açısından birbirinden farklıdır (Şekil 3.3).

Daha önce bizim yapmış olduğumuz çalışmada tavuk tüylerinden elde edilen liflerin uzunluğunun 1,0…3,5 cm arasında, çapının 30…60µm arasında değiştiği, liflerin uzunluğu ile çapı arasında istatistiksel bir bağlantı olduğu gözlemlenmiş, bu rakamların tavukların cinsine ve beslenme şartlarına bağlı olarak değişebildiği tahmin belirtmiştir. Tavuk vücudu üzere tüylerden alınan liflerin kalınlık açısından dağılımı araştırılmış, en kaba liflerin kanat ve kuyruk, en ince liflerin ise göğüs ve boyun kısımlarından alındığı tespit etmiştir.

Son yıllarda gerçekleştirilmiş araştırmalarla tavuk tüyü liflerinin birçok önemli özelliklere sahip olduğu ortaya konulmuştur. Her şeyden önce bu lifler bilinen doğal ve yapay liflerin arasında en hafifidir. Bazı araştırmalara göre özgül ağırlığı yaklaşık olarak 0,8g/cm3 olarak bilinmektedir. Yapılan başka bir çalışmada ise bu değer 1,3g/cm³ olarak ölçülmüştür. Diğer bir çalışmada ise Barone ve Schmidt yapmış oldukları deneyler sonunda tavuk tüyü liflerinin özgül ağırlığının 0,89g/cm³ olduğunu belirtmişlerdir. Kock ise tavuk tüylerinin özgül ağırlığını 0,7…0,9g/cm³ olarak ölçmüş, ancak daha sonraki ölçümlerine dayanarak bu değerin 1,0…1,2g/cm³ aralığında olduğunu belirtmiştir. Bu farklılıklar tavuk tüyü liflerinin özgül ağırlığının kuşun cinsine, yetiştirildiği ortama ve beslenme şartlarına bağlı olarak değiştiğini ortaya koymaktadır.

Tavuk Tüyü Liflerinin Mekanik Özellikleri

Tavuk tüyü liflerinin mekanik özellikleri lifleri oluşturan keratinin yapısında bulunan amino asitlerin yerleşim düzeniyle belirlenmektedir. Yapı içerisinde bulunan molekül zincirleri ve bunlar arasında bulunan bağlar bu özelliklerin belirlenmesinde önemli role sahiptir.

Araştırmalar sonucu aynı türden bir kuşun vücudunda bulunan farklı tüylerin farklı mekanik özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Evrim sürecinde bu özelliklerin tüy fonksiyonlarına bağlı olarak değiştiği varsayılmaktadır. Tüyü oluşturan keratinin yapısı, polipeptit zincirleri ve bu zincirler arasındaki bağların varlığı bu değişkenliği belirlemektedir.

Araştırmacılar Reddy ve Yang tavuk tüyü liflerinin mekanik özelliklerini yün lifi ve hindi tüyleri ile kıyaslamalı şekilde incelemişler (Tablo 3.1). Çalışma liflerin mekanik özelliklerinin tüy tipine bağlı olarak değiştiği sonucunu ortaya koymuştur.

Zhan ve arkadaşları tavuk tüyü liflerinin mekanik özelliklerini incelemiş ve yapmış oldukları çalışmada çekme testleri sonucu elastik modülünün yaklaşık 3,6 GPa, kopma uzamasının %6,93 ve kopma mukavemetinin de 203±74MPa gibi ortalama değerlere sahip olduğunu ifade etmişler.

Tavuk Tüyü Liflerinin Fiziksel Özellikleri

Tavuk tüyü liflerinin çok önemli parametrelerinden biri liflerin nem içeriğidir. İşlenmiş tavuk tüyü materyalinin nem içeriği işlem şartları ve çevre koşullarına bağlı olarak değişebilir. Tavuk üretimi yapılan çiftliklerin kesimhanelerinde ıslak yolma yöntemi uygulandığında tüyler su ile uzun süre etkileşimde olurlar. Böylece tüylerin sahip olduğu nemin seviyesi ciddi oranda değişir. Literatürde bu konu ile ilgili birkaç çalışma vardır. Tavuk tüylerini oluşturan polipeptit zincirlerini teşkil eden amino asitlerin birçoğu hidrofob özelliğe sahip olsalar da bunların arasında hidrofil özelliğe sahip olanlar da bulunmaktadır. Su ile kuvvetli etkileşimde olan polar gruplara sahip amino asitler hidrofil özellikler sergilemektedirler. Araştırmacılar kuş tüylerini oluşturan 95 amino asitten 39’nun hidrofil olduğunu göstermektedirler. Bunlardan en önemlisi serine adlı amino asittir ki, tavuk tüylerindeki oranı yaklaşık %16’dır. Serine, moleküllerindeki –OH grupları ile havadan bile nemi emme kabiliyetine sahiptir.

Tavuk tüylerinin içeriğinde hidrofob özellikli amino asitlerle hidrofil özellikli amino asitlerin oranı 60:40 gibidir. Bu ise tavuk tüylerinin hidrofob olmasının yanı sıra hidrofil özelliklerinin de olduğunu göstermektedir. Tavuk tüylerinin içerdiği nem hakkında literatürde farklı değerler verilmiştir. Arunkumar ve arkadaşlarının araştırmaları göstermiştir ki, tavuk tüylerinin içeriğinin yaklaşık %8’ni nem oluşturmaktadır. Başka bir çalışmada ise tavuk tüylerinden elde edilmiş liflerin içeriğinde %12-13 nem olduğu belirtilmektedir. Fan ise tavuk tüyü liflerinin nem oranının %7 civarında olduğunu ifade etmiştir. Buradan, tavuk tüylerinde nem miktarı belirleyici bir özellik olsa da, değişken karaktere sahip olduğu anlaşılmaktadır. Bu değişkenlik önemli derecede tüylerin imalatına ve ortam şartlarına bağlı olmak suretiyle önemli derecede tavukların cinsinden de etkilenmektedir.

Kock yaptığı çalışmada tavuk tüyü ve tavuk tüyünden elde edilen lif numunelerini 23°C sıcaklık ve %50 nispi nem ortamında tutmuştur. Ölçmeler sonucu hem tüylerde, hem de liflerde nem oranının aynı, yani %16…%20 aralığında olduğunu ve bu nem oranının tüy tiplerine göre değiştiğini gözlemlemiştir. Tavuk tüyü liflerinin higroskopik özellikleriyle ilgili başka bir çalışmaya rastlanmamıştır. Ancak devekuşu tüyleriyle ilgili yapılan bir çalışmada tüy materyalinin %50 nispi nem ortamında % 17, %100 nispi nem ortamında ise %28,4 nem miktarına sahip olduğu görülmüştür. Kock ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada ise, 100…110°C sıcaklık aralığında nemin tavuk tüyü liflerini terk ettiği gösterilmiştir.

Doğal liflerin önemli özelliklerinden biri de suyun etkisi altında şişmesidir. Farklı lifler sulu ortamda farklı miktarda şişme gösterir. Tavuk tüylerinin bu özelliği araştırılmamış durumdadır.

Tavuk Tüylerinin Kimyasal Özellikleri

Tavuk tüylerinin kimyasal içeriği yaklaşık %91 oranında proteinlerden (keratin), %1 oranında lipitlerden ve %8 oranında da sudan oluştuğu görülmüştür Tavuk tüylerinin temel yapısını oluşturan kimyasal elementler analiz edildiğinde ise Tablo 3.2’deki sonuçlar karşımıza çıkmaktadır.

Element	%
Karbon	48,83
Azot	13,72
Hidrojen	6,48
Kükürt	2,16
Diğer	29,81

Bu göstergeler birçok araştırmacı tarafından belirtilmektedir. Tüylerin yaklaşık olarak %90’nı oluşturan keratinler fibriler proteinlere aittir ve yüksek derecede mekanik dayanıma sahiptirler. Farklı amino asitlerin kondenzasyonu (sıklaştırılması) sonucu oluşan fibriler proteinlerin molekülleri ince ve uzun bir yapıya sahiptir ve bu moleküllerin uzun ekseninin kısa eksene olan oranı 80…150’dir. Fibriler proteinlerin büyük çoğunluğu suda çözülmez ve büyük molekül kitlesine sahiptirler. Bu maddeler oldukça düzenli bir yapıda olup, bu düzen farklı polipeptit zincirleri arasındaki ilişkiler sayesinde değişmektedir. Fibriler proteinlerin polipeptit zincirleri birbirine paralel şekilde yerleşerek uzun lifleri (α-yapı) veya katmanları (β-yapı) oluştururlar.

Tavuk Tüyü Liflerinden Dokusuz Yüzey Üretimi

Tavuk tüylerinin lif şeklinde geri kazanımı konusunda çalışmalar olmasına rağmen bu liflerin sanayide kullanımına yönelik bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bunun temel nedeni tüylerinden lif üretimi teknolojisinin ve donanımının mevcut olmamasıdır. Bu yüzden kuş tüyü liflerinden dokusuz yüzey üretimi konusu da fazla çalışılmamıştır. Ama bu yönde bazı çalışmalar vardır.

Kuş tüylerinden elde edilen liflerinin telek şekilli yapısı onların bir arada tutunmasına imkân vermez. Bu nedenle kuş tüyü liflerinden dokusuz yüzey oluşturulmasında dokuyu sabitleme amacıyla bağlayıcı madde kullanılmasının daha elverişli olduğu görülmektedir.

Xiangyu Jin ve arkadaşları yapmış oldukları çalışmada ördek tüyü liflerinden atık suların temizlenmesinde kullanmak için termal bağlama yöntemiyle dokusuz yüzey şeklinde filtre geliştirmişler. Çalışmada ördek tüyü liflerini bağlayıcı madde olarak PE/PP içerikli düşük erime sıcaklığına sahip bikomponent liflerin kullanılmasıyla dokusuz yüzey haline getirmişlerdir. Bir çalışmada tavuk tüyü lifleri polyester ve polipropile lifleri ile karışım şeklinde ıslak serme yöntemiyle dokusuz yüzeye dönüştürülmüştür. Fan yapmış olduğu çalışmada tavuk tüylerini polyester elyaf lifleri ile karıştırmış ve iğneleme metodu ile dokusuz yüzey oluşturmuştur.

---

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

Hazırlayan: Süreyya KOCATEPE
Danışman: Prof.Dr. Nazım PAŞAYEV
Doktora Tezi
Ocak 2019  KAYSERİ