Biocomposites of Whey Protein isolate/Polyvinyl alcohol/Nano-silica for food flexible packaging - Conventional and bilayer corona discharge-treated films
O presente trabalho propõe a inédita adição de nano-sílica coloidal (NS) à matriz de isolado proteico de soro de leite (IPS) e poli (álcool vinílico) (PVOH), formando um novo biocompósito com elevada resistência à tração e flexibilidade para aplicação como embalagem flexível para alimentos. Além dis...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade Federal de Lavras (UFLA) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da UFLA |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.ufla.br:1/49416 |
| Acceso en línea: | https://repositorio.ufla.br/handle/1/49416 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Biomateriais e Materiais Biocompatíveis Isolado proteico de soro de leite Embalagens alimentícias Filmes laminados Descarga corona Biocompósitos Poli (álcool vinílico) Nano-sílica coloidal Whey protein isolate Poly (vinyl alcohol) Colloidal nano-silica Biocomposite Corona discharge Bi-layer films Food packaging |
| Sumario: | O presente trabalho propõe a inédita adição de nano-sílica coloidal (NS) à matriz de isolado proteico de soro de leite (IPS) e poli (álcool vinílico) (PVOH), formando um novo biocompósito com elevada resistência à tração e flexibilidade para aplicação como embalagem flexível para alimentos. Além disso, propõe a utilização do método de laminação com descarga corona em filmes de IPS e PVOH, para modificação de propriedades mecânicas de tração. Para tal, foram desenvolvidas blendas com 70% de IPS e 30% de PVOH acrescidas com 0%, 1%, 2%, 3% e 4% de NS pelo método de casting. Os biocompósitos produzidos foram caracterizadas quanto às propriedades: mecânicas (teste de tração), morfológicas (Microscopia Eletrônica de Varredura – MEV), de interação (Espectroscopia na Região do Infravermelho – FTIR), temperatura de transição vítrea (Calorimetria Diferencial Exploratória), de permeabilidade, difusividade e solubilidade ao vapor de água, e de interação com umidade sob atividades de água e temperaturas variadas (isotermas de sorção). A adição de 4% de NS levou à obtenção de um biocompósito com resistência à tração de 10.2 MPa (43% mais elevado que o do filme sem NS), e com módulo de elasticidade de 78.2 MPa, sendo estes ótimos resultados para aplicação como embalagens flexíveis. A 4% de NS também se obteve uma redução de 17% na sorção, de 58% na difusividade, e de 40% na permeabilidade ao vapor de água, e uma menor espontaneidade do processo de sorção comparando-se ao filme com 0% de NS, mostrando uma maior capacidade de manter a integridade do alimento e da própria embalagem durante a aplicação. Numa segunda fase do trabalho, foram produzidos novos biocompósitos laminados via casting, com uma primeira camada de PVOH/NS e uma segunda de IPS/NS, fixando-se a quantidade de NS (4% m/m polímero) e aplicando-se diferentes tempos de descarga corona (0s, 30s, 60s, 90s) como melhorador de adesão entre as camadas. As análises de FTIR, ângulo de contato com água e energia superficial da primeira camada mostraram que, quanto maior o tempo de descarga corona, maiores foram a molhabilidade e energia de superfície obtidas, levando a uma maior adesão entre as camadas. Os biocompósitos laminados finais foram avaliados quanto às propriedades: morfológica da região de união entre as camadas (MEV), mecânicas (teste de tração), e de permeabilidade, difusividade e solubilidade ao vapor de água. Biocompósitos laminados e tratados com 90s de descarga corona mostraram uma região de transição entre as camadas mais homogênea (comparado aos demais tempos de tratamento) e uma resistência à tração de 12.6 MPa, sendo 72% e 23% mais resistentes, respectivamente, que o filme laminado não tratado com corona e que o filme não-laminado (camada única). Além disso, a laminação com 90s de corona, proporcionou uma flexibilidade 7,4 vezes maior comparando-se ao filme não-laminado. Apesar do aumento na resistência à tração e na flexibilidade, a laminação juntamente à descarga corona aumentou a permeabilidade e a afinidade do filme com água. |
|---|