hrvatski

Održivost i optimiranje eksperimenta 3D printanja alginatnog gela s ekstraktom lista masline kao neiskorištenog biološkog otpada

Tijekom uzgoja i prerade maslina nastaje velik broj nusprodukata, međutim većina tih nusprodukata nema praktičnu primjenu. Listovi masline jedan su od nusproizvoda proizvodnje maslinovog ulja te se oko 25 kg nusproizvoda (grančica i lišća) akumulira po stablu tijekom berbe maslina u jednoj usjevnoj godini, što predstavlja veliku količinu neiskorištenog biološkog otpada (1). Kao takav, list masline predstavlja jeftinu sirovinu koja je izvor visokovrijednih bioaktivnih spojeva (2). Neka istraživanja pokazuju da ekstrakt lista masline ima antioksidacijsko, antimikrobno, hipoglikemijsko, antihipertenzivno, antiseptičko, antikancerogeno i kardioprotektivno djelovanje (3). Upravo zbog tih benefita, posljednjih godina raste potražnja za ekstraktom lista masline za upotrebu u proizvodnji funkcionalne hrane (2). Također, ovakav pristup predstavljaja jedan od glavnih stupove cirkularne ekonomije - model u kojem se nusproizvodi ne tretiraju kao otpad već kao resursi za valorizaciju i ponovnu upotrebu (4). Cilj ovog rada bio je optimirati parametre 3D printanja alginatnog gela s ekstraktom lista masline kao novog funkcionalnog proizvoda. Dizajn eksperimenta proveden je u programu STATGRAPHICS Centurion, a rezultati su analizirani i optimirani pomoću Response surface methodology (RSM) metode. Kako bi se optimirao proces, istraživan je utjecaj parametara 3D printanja na vrijeme printanja te teksturalna svojstva (elastičnost, tvrdoća, rad i Youngov modul). U skladu s održivom proizvodnjom ispitan je i utjecaj procesa na okoliš u vidu ugljičnog otiska i potrošnje energije s ciljem minimiziranja utjecaja procesa na okoliš. Za ekstrakciju bioaktivnih komponenti lista masline korištena je netoplinska tehnika ekstrakcije visokonaponskim električnim pražnjenjem. Ekstrakcija je provedena generiranjem atmosferske plazme u generatoru IMP-SSPG-1200 (Impel grupa, Zagreb, Hrvatska) u struji argona, pri 20 kV tijekom 3 min i omjerom biljka:otapalo 1g:50 mL pri čemu je kao otapalo korištena voda. Dobiveni su optimalni uvjeti 3D printanja za 3D printane gelove s najpovoljnijim svojstvima, koncentracija alginata od 3 %, promjer nastavka 1, 6 mm (za vrijeme printanja, potrošnju energije, ugljični otisak, tvrdoću i elastičnost) odnosno 1, 2 mm (za rad i Youngov modul), brzina printanja 150, odnosno 50 za teksturalna svojstva te brzina ekstruzije 95, odnosno 50 za teksturalna svojstva. Utvrđen je značajan statistički utjecaj brzine ekstruzije na sve ispitane parametre, dok brzina printanja i promjer nastavka pokazuju značajan statistički utjecaj na vrijeme printanja, potrošnju energije i ugljični otisak. 3D printanje kao jedan od glavnih stupova Industrije 4.0 predstavlja održivu tehniku kojom je moguće proizvesti proizvode prilagođenog i personaliziranog oblika i sastava. Također, istraživanje je pokazalo značajan potencijal primjene ekstrakta lista masline u proizvodnji funkcionalnih proizvoda.

List masline ; Visokonaponsko električno pražnjenje ; Polifenoli ; 3D printanje

nije evidentirano