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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37090| Tipo: | Tese |
| Título: | Aproveitamento de resíduos vegetais para material de reforço na produção de filmes biodegradáveis à base de gelatina |
| Autor(es): | Souza, Priscila Santos |
| Primeiro Orientador: | Souza, Antonia Lucia de |
| Primeiro Coorientador: | Grisi, Cristiani Viegas Brandão |
| Resumo: | O consumo de embalagens biodegrádaveis proveniente de fontes renovavéis, têm se tornado uma resposta a um mercado que busca cada vez mais a inserção de materiais sustentáveis na indústria, para atender as demandas de consumidores cada vez mais preocupados com as problemáticas ambientais. Visando contribuir ao desenvolvimento da técnica de embalagens biodegradáveis, este estudo teve por objetivo, desenvolver e caracterizar filmes de gelatina comercial reforçado com microceluloses de resíduos vegetais. Na primeira etapa foram extraídas e avaliadas microceluloses provenientes da casca da vagem de feijão caupi (Vigna unguiculata), CFMC, não reportado pela literatura, palha de milho (Zea mays L), PMMC, e casca de abacaxi (Ananas camosus), CAMC. Para extração das microceluloses, os resíduos passaram por tratamento químico, seguido de moagem de bolas com hidrólise ácida. Os resíduos in natura, celuloses e microceluloses (MCs) foram investigadas por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TGA), Difração de Raios X (DRX) Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Análise por Microscopia de Força Atômica (MFA). Nos espectros de FTIR, houve desaparecimento das bandas de absorção características da hemicelulose e lignina em 1720, 1600, 1250 e 830 cm-1 . A TGA/DTG das microceluloses apresentou Tmax entre 200-345°C. A DRX mostrou que as MCs apresentaram índices de cristalinidade entre 69,23-75%. As micrografias demonstram materiais em escala micrometrica com conformações compactas e lamelares. Por demonstrarem maior eficiência na obtenção de microcelulose para CFMC e PMMC (30,54 e 22,54 %, respectivamente, a partir do material in natura), eles foram selecionados para aplicação nos filmes. Na etapa de produção dos filmes foram estudadas 11 formulações definidas por delineamento experimental fatorial 22 com 4 pontos axiais e 3 pontos centrais, além disto foi utilizado um filme controle (FC) sem adição das microceluloses, com 2.00% de gelatina e 2.00% de glicerol. Os filmes desenvolvidos foram caracterizados quanto as propriedades mecânicas, estruturais, físicas e químicas. Os resultados mostraram que o filme ótimo (FO) proveniente do delineamento experimental foi a formulação com 1.00% de PMMC e 1.00% de CFMC. A adição das CMFs resultou em filmes 4x mais resistente que o FC (2.71 MPa), reduziu a permeabilidade ao vapor de água (PVA) de 6.33 x 10-4 para 2.82 x 10-4 (gH2Omm/m2 h mmHg), diminui a solubilidade (75.82%) e passou de uma biodegradação total em 1 dia (FC) para 73.06% em 3 dias (FO). O uso de PMMC e CFMC mostrou ser promissor, pois foram capazes de melhorar as propriedades estruturais do FO em relação ao FC. Assim, o filme produzido com 1% PMMC e 1% CFMC pode ser aplicado na indústria de embalagens e se torna uma possível alternativa aos plásticos convencionais. |
| Abstract: | The consumption of biodegradable packaging from renewable sources has become a response to a market increasingly seeking the incorporation of sustainable materials in the industry, in order to meet the demands of consumers who are more concerned with environmental issues. Aiming to contribute to the development of biodegradable packaging techniques, this study aimed to develop and characterize films made from commercial gelatin reinforced with microcelluloses from plant waste. In the first stage, microcelluloses were extracted and evaluated from the pods of the cowpea bean (Vigna unguiculata), CPMC, not reported in the literature, corn straw (Zea mays L.), CSMC, and pineapple peel (Ananas comosus), PPMC. To extract the microcelluloses, the residues underwent chemical treatment followed by ball milling with acid hydrolysis. The raw residues, cellulose and microcelluloses (MCs) were investigated using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). In the FTIR spectra, the absorption bands characteristic of hemicellulose and lignin at 1720, 1600, 1250, and 830 cm-1 disappeared. The TGA/DTG of the microcelluloses showed Tmax between 200-345°C. XRD revealed that the MCs exhibited crystallinity indexes between 69.23-75%. The micrographs showed materials at the micrometric scale with compact and lamellar conformations. Due to their higher efficiency in obtaining microcellulose from CPMC and CSMC (30.54% and 22.54%, respectively, from raw material), they were selected for use in the films. In the film production stage, 11 formulations were studied, defined by a 22 factorial experimental design with 4 axial points and 3 central points. Additionally, a film control (FC) was used without the addition of microcelluloses, containing 2.00% gelatin and 2.00% glycerol. The developed films were characterized in terms of their mechanical, structural, physical and chemical properties. The results showed that the film optimal (FO) from the experimental design was the formulation with 1.00% CSMC and 1.00% CPMC. The addition of MCs resulted in films that were 4x more resistant than the FC (2.71 MPa), reduced water vapor permeability (PVA) from 6.33 x 10-4 to 2.82 x 10-4 (gH2Omm/m2 h mmHg), decreased solubility (75.82%), and increased biodegradation from a total degradation in 1 day (FC) to 73.06% in 3 days (FO). The use of CSMC and CPMC proved to be promising, as they were able to improve the structural properties of the FO compared to the FC. Thus, the film made with 1% CSMC and 1% CPMC can be applied in the packaging industry and presents a potential alternative to conventional plastics. |
| Palavras-chave: | Celulose vegetal - Embalagens biodegrádaveis Microcelulose - Casca de abacaxi Microcelulose - Feijão-caupi - Casca da vagem Microcelulose - Palha de milho Microcelulose - Filme de gelatina. Vegetable cellulose Pineapple skin Cowpea pod skin Corn stalks Gelatin film |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Química |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37090 |
| Data do documento: | 29-Nov-2024 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química |
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