Date of Award

6-2025

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Food Science

Department

Food Science

First Advisor

Dr. Akmal Nazir

Second Advisor

Dr. Muhammad Iqbal

Abstract

This thesis focuses on manufacturing electrospun fibrous membranes from a blend of poly (ethylene terephthalate) and poly (ethylene furanoate) and using in premix emulsification. Poly (ethylene furanoate), which is a 100% bio-renewable polymer being blended with synthetic poly (ethylene terephthalate) for membrane fabrication contributes towards sustainability in the production of food and pharmaceutical emulsions. The primary objective of this research is to optimize the fabrication conditions of poly (ethylene terephthalate)/poly (ethylene furanoate) porous membranes, characterize their properties, and evaluate their performance in emulsification. This study compares poly (ethylene terephthalate) / poly (ethylene furanoate) blend membranes with individual poly (ethylene terephthalate) and poly (ethylene furanoate) electrospun membranes, demonstrating that the PET/PEF blend membrane exhibits superior thermal and mechanical stability.

Results of emulsification demonstrated that poly (ethylene terephthalate) / poly (ethylene furanoate) blend membranes emerged as a promising alternative to pure poly (ethylene terephthalate) membranes, combining improved performance with enhanced sustainability. Furthermore, small-size emulsions prepared using the premix emulsification method using the electrospun membranes exhibited excellent stability for up to 14 days at 4°C, even with minimal surfactant concentrations (0.5% Tween 20). Furthermore, the blend membranes also demonstrated superior flux performance under increased pressure and high stability against thermal degradation across all formulations.

These findings highlight the potential of poly (ethylene terephthalate) / poly (ethylene furanoate) electrospun membranes as a high-performing, sustainable solution for sub-microemulsion applications, offering both environmental and functional advantages. This development offers a viable alternative to petroleum-based membranes, such as pure poly (ethylene terephthalate), contributing to a more sustainable solution for emulsification processes while reducing the environmental impact associated with petroleum-derived materials.

Arabic Abstract


الأغشية المنتجة بتقنية الغزل الكهربائي من مزيج بولي (إيثيلين فورانوات)/بولي (إيثيلين تيرفثالات) من مصادر متجددة لتطبيقات الاستحلاب

 تتناول هذه الأطروحة تصنيع أغشية ليفية منسوجة كهربائياً مصنوعة من مزيج من بولي (إيثيلين تيرفثالات) وبولي (إيثيلين فورانوات) واستخدامها في عملية الاستحلاب المسبق. يساهم استخدام هذا المزيج من مادة بولي (إيثيلين فورانوات) المتجددة من مصادر حيوية بنسبة 100%، في تصنيع الأغشية في تعزيز الاستدامة في إنتاج المستحلبات المستخدمة في مجالي الأغذية والأدوية. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تحديد الظروف المثلى لتصنيع أغشية مزيج بولي (إيثيلين تيرفثالات) وبولي (إيثيلين فورانوات) بهدف إنتاج مستحلبات أصغر حجماً وأكثر استقراراً. تم توصيف خصائص هذه الأغشية للتأكد من ثباتها الحراري والميكانيكي، وأخيراً تقييم أدائها في الاستحلاب. تقارن هذه الدراسة بين الأغشية الممزوجة من بولي (إيثيلين تيرفثالات)/بولي (إيثيلين فورانوات) والأغشية المنتجة من كل بوليمر على حدة، وتظهر أن الأغشية الممزوجة (PET/PEF) تتمتع بثبات حراري وميكانيكي أعلى.

أظهرت نتائج الاستحلاب أن الأغشية الممزوجة من بولي (إيثيلين تيرفثالات)/بولي (إيثيلين فورانوات) تُعد بديلاً واعداً للأغشية النقية من بولي (إيثيلين تيرفثالات)، حيث تجمع بين الأداء المحسن والاستدامة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت مستحلبات صغيرة الحجم تم تحضيرها باستخدام طريقة الاستحلاب المسبق وبالاعتماد على الأغشية المغزولة كهربائياً، ثباتاً ممتازاً لمدة تصل إلى 14 يوماً عند 4 درجات مئوية، حتى عند استخدام تركيزات منخفضة من المادة الخافضة للتوتر السطحي (0.5% توين 20).

كما أظهرت الأغشية الممزوجة أداءً متفوقاً في معدل التدفق تحت الضغط المرتفع وثباتاً عالياً ضد التحلل الحراري عبر جميع التركيبات. تؤكد هذه النتائج إمكانات الأغشية المغزولة كهربائياً من بولي (إيثيلين تيرفثالات)/بولي (إيثيلين فورانوات) كحل مستدام وعالي الأداء لتطبيقات المستحلبات تحت المجهرية، مما يوفر مزايا بيئية ووظيفية، ويمثل هذا التطور بديلاً فعالاً للأغشية المشتقة من البترول، مثل بولي (إيثيلين تيرفثالات) النقي، مما يسهم في تحقيق حلول أكثر استدامة لعمليات الاستحلاب وتقليل الأثر البيئي المرتبط بالمواد المشتقة من البترول.

Download

Included in

Food Science Commons

COinS